[發明專利]一種碳碳裝料架的制作方法

有效

• 申請號: 202011626681.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112624784B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 郭建軍;劉二良;郭建明;楊艷文
• 申請（專利權）人: 青島高泰新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622;C04B35/64;F27D5/00
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明屬于碳材料及熱處理技術領域。針對現有的石墨材質的熱處理裝料架存在的重量大，易碎，氣體流通不均勻的問題，本發明提供一種碳碳裝料架的制作方法，包括如下步驟：將碳纖維復合板材，進行2000℃以上真空高溫處理；經機械加工處理成厚度均勻的板材，并且制作成帶有子母槽的條形材料，通過板材間的交叉互鎖，組合為裝料架；通過氣相沉積的方法沉積碳；再次進行2000℃以上真空高溫處理。該方法制得的裝料架重量輕，壽命長，爐腔內溫度均勻性好，氣體與產品的接觸充分。

技術領域

本發明屬于碳材料及熱處理技術領域，具體設計一種碳碳裝料架的制作方法。

背景技術

熱處理是將材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的組織結構，來控制其性能的一種綜合工藝過程。傳統的熱處理裝料架主要采用金屬或者合金的材料，并且主要以相互獨立的單層式設計為主，這樣就會造成處于各個料架上的工件會存在微小的溫度差異，從而造成工件性能的差異，另外，采用金屬或者合金材料的熱處理裝料架承受冷熱沖擊的能力較差，從而導致這種裝料架的使用壽命較短。后來出現了非金屬材料制作的裝料架，目前市場上多為石墨裝料架，用石墨通過開孔做裝料架，但是石墨做的裝料架重量太重，易碎，氣體流通不均勻，導致死角多等，影響其產量和質量。

發明內容

針對現有的石墨材質的熱處理裝料架存在的重量大，易碎，氣體流通不均勻的上述問題，本發明提供一種碳碳裝料架的制作方法，該方法制得的裝料架重量輕，壽命長，特別是爐腔內溫度均勻性好，氣體與產品的接觸充分。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種碳碳裝料架的制作方法，包括如下步驟：

(1)將碳含量≥95％的密度為1.3g/cm3-1.6g/cm3的碳纖維復合板材，進行真空高溫處理，形成碳純度高，不易變形的材料；高溫處理步驟為：真空至10Pa以下，設定升溫曲線，用時6h升溫至1000-1100℃，再用時6h升溫至1550-1650℃，用時7h升溫至2150-2250℃，恒溫3-10小時，自動降溫至60℃以下，將其取出即得；

(2)將上述處理后的復合板材經機械加工處理成厚度均勻的板材，并且制作成帶有子母槽的條形材料，通過板材間的交叉互鎖，組合為裝料架；

(3)將組裝完畢的裝料架通過氣相沉積的方法沉積碳，形成致密、輕量、耐高溫、高強度的碳碳裝料架；氣相沉積處理步驟：真空度在100Pa以下，設定升溫曲線，用時2h升溫至280-320℃，用時6h升溫至880-920℃，用時1.5h升溫至1000-1050℃，恒溫3小時，然后通入氮氣和碳源氣體，各氣體的氣流量為0-30m³每小時，通氣保持時間為0-1000小時，通氣結束后斷電降溫，自動降溫至60℃以下，將其取出即得；

(4)將氣相沉積完畢的裝料架再次進行真空高溫處理。

進一步的，所述步驟(1)真空高溫處理的步驟為：真空至10Pa以下，設定升溫曲線，用時6h升溫至1050℃，再用時6h升溫至1600℃，用時7h升溫至2200℃，2200℃下恒溫3-10小時，自動降溫至60℃以下，將其取出即得。

進一步的，所述步驟(3)中氣相沉積的處理步驟：真空度在100Pa以下，設定升溫曲線，用時2h升溫至300℃，用時6h升溫至900℃，用時1.5h升溫至1020℃，1020℃下恒溫3小時，然后通入氮氣和碳源氣體。

進一步的，所述步驟(3)氣相沉積的處理步驟：采用的碳源氣體為丙烷、丙烯或者天然氣中的任一種。

進一步的，所述步驟(3)氣相沉積的處理步驟：各氣體的氣流量為10-20m³每小時，通氣保持時間為100-500小時。

進一步的，所述步驟(4)再次進行真空高溫處理的步驟與步驟(1)真空高溫處理的步驟相同。

本發明具有以下有益效果：