高溫爐用電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫爐用工裝，具體地說是一種高溫爐用電極，特別是涉及一種采用碳/碳復(fù)合材料制備的高溫爐用電極。
【背景技術(shù)】
[0002]在高溫爐中，電極是一種用于連接金屬電極和加熱器的部件，其主要作用一是平穩(wěn)的固定加熱器；二是通過它對加熱器輸送電流。因此要求電極有一定的強(qiáng)度，結(jié)實(shí)耐用。同時(shí)，本身導(dǎo)電性要好，與金屬電極和加熱器的接觸面要光滑、平穩(wěn)，保證接觸良好，通電時(shí)不打火。
[0003]石墨是一種導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能都很優(yōu)異的碳素材料，廣泛用于高溫爐熱場系統(tǒng)中。目前，高溫爐用電極一般采用高純石墨加工而成。但是，由于石墨強(qiáng)度較低，脆性大，用于制造電極時(shí)存在兩個(gè)缺陷:一是連接部位容易損壞，使用壽命短；二是石墨導(dǎo)熱性能很好，一般可到lOOW/m.K以上，由于電極是連接加熱器和帶水冷端的金屬電極的部件，良好的導(dǎo)熱性導(dǎo)致熱量損失很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種采用碳/碳復(fù)合材料制備的高溫爐用電極。
[0005]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種高溫爐用電極，它包括電極本體，所述電極本體為碳纖維經(jīng)預(yù)制體制備、增密、機(jī)加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復(fù)合材料；所述電極本體從表面到芯部依次為涂層、致密層和低密度層，所述致密層的密度為1.lg/cm3?2.24g/cm 3，低密度層的密度為0.3g/cm3?1.lg/cm 3。
[0006]本實(shí)用新型所述致密層與低密度層的厚度比值為0.3?I。
[0007]本實(shí)用新型所述涂層為對電極本體采用化學(xué)氣相沉積法制備的熱解碳涂層，其厚度為 I μ?? ?1000 μ??ο
[0008]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，其制備的電極彎曲強(qiáng)度大于80MPa，導(dǎo)熱系數(shù)彡10ff/m.K，強(qiáng)度是石墨的2倍左右，導(dǎo)熱系數(shù)僅為石墨的1/10，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和低導(dǎo)熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是圖1中的A處放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0012]由圖1、圖2可知，一種高溫爐用電極，它包括電極本體3，所述電極本體3為碳纖維經(jīng)預(yù)制體制備、增密、機(jī)加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復(fù)合材料；所述電極本體3從表面到芯部依次為涂層5、致密層6和低密度層7，所述致密層6的密度為1.lg/cm3?2.24g/cm3,本實(shí)施例為1.3g/cm3，低密度層7的密度為0.3g/cm3?1.lg/cm 3，本實(shí)施例為0.85g/
3
cm ο
[0013]本實(shí)用新型所述致密層6與低密度層7的厚度比值為0.3?I。本實(shí)施例為0.9。
[0014]本實(shí)用新型所述涂層5為對電極本體3采用化學(xué)氣相沉積法制備的熱解碳涂層，其厚度為I μ m?1000 μ m。本實(shí)施例為500 μ m。
[0015]本實(shí)用新型在制備電極本體3時(shí)，為了盡可能的降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)，形成外密內(nèi)疏的結(jié)構(gòu)，采用高溫快速增密的沉積工藝，其工藝條件為:沉積溫度1150°C?1300°C，碳源氣體流量為lL/min?200 L/min，反應(yīng)氣體的壓力為0.5kPa?12kPa，化學(xué)氣相滲透時(shí)間為Ih?600h。通過高溫快速增密沉積，使得材料表層的密度迅速提高，導(dǎo)致材料表面封孔，從而實(shí)現(xiàn)材料芯部密度較低，形成外密內(nèi)疏的結(jié)構(gòu)。致密層6可保證電極螺紋的加工；低密度層7主要起到隔熱作用；涂層5的目的是防止腐蝕性氣氛對電極的腐蝕。最終制備的電極本體3的整體密度為1.12g/cm3，彎曲強(qiáng)度85MPa，導(dǎo)熱系數(shù)3.72ff/m.K，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和低導(dǎo)熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
[0016]電極本體3 —端與金屬電極4連接，另一端通過發(fā)熱體腳2與發(fā)熱體I連接。工作時(shí)，外部電流通過金屬電極4導(dǎo)入熱場內(nèi)部，通過發(fā)熱體I轉(zhuǎn)化為熱量，為整個(gè)熱場提供能量來源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫爐用電極，它包括電極本體，其特征是所述電極本體為碳纖維經(jīng)預(yù)制體制備、增密、機(jī)加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復(fù)合材料；所述電極本體從表面到芯部依次為涂層、致密層和低密度層，所述致密層的密度為1.lg/cm3?2.24g/cm3，低密度層的密度為 0.3g/cm3?1.lg/cm 3o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫爐用電極，其特征是所述致密層與低密度層的厚度比值為0.3?I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫爐用電極，其特征是所述涂層為對電極本體采用化學(xué)氣相沉積法制備的熱解碳涂層，其厚度為I ym?1000 μm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種采用碳/碳復(fù)合材料制備的高溫爐用電極，它包括電極本體，其特征是所述電極本體為碳纖維經(jīng)預(yù)制體制備、增密、機(jī)加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復(fù)合材料；所述電極本體從表面到芯部依次為涂層、致密層和低密度層，所述致密層的密度為1.1g/cm3～2.24g/cm3，低密度層的密度為0.3g/cm3～1.1g/cm3；本實(shí)用新型制備的電極彎曲強(qiáng)度大于80MPa，導(dǎo)熱系數(shù)≤10W/m.K，強(qiáng)度是石墨的2倍左右，導(dǎo)熱系數(shù)僅為石墨的1/10，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和低導(dǎo)熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
【IPC分類】C04B35-83, H05B3-03
【公開號】CN204400843
【申請?zhí)枴緾N201420861982
【發(fā)明人】廖寄喬, 李軍, 王躍軍, 龔玉良
【申請人】湖南金博復(fù)合材料科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年12月31日