專利名稱：一種快速通電加熱成膜處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種快速通電加熱成膜處理裝置。
背景技術(shù)：
對于MoSi2、SiC、Fe-Cr-Al合金及一些自保護型金屬間化合物而言，因為能夠在大氣環(huán)境在表面生成保護膜，所以一定厚度的完整的保護膜是實現(xiàn)其優(yōu)異的抗氧化性能的關(guān)鍵。而影響保護膜生成的因素除了材料本身以外，成膜工藝也對其有著重要的影響。為了保證工藝的可行和高的生產(chǎn)效率，必須采用具有良好可控性和穩(wěn)定性的成膜設備。但是，目前采用的成膜處理裝置普遍都存在有可控性差和工藝重現(xiàn)性低的問題。提供一種快速通電加熱成膜處理裝置，使之表面形成均勻的又工藝可控的保護膜，已成為提高MoSi2等一類自保護導電材料使用壽命的重要保證。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的在于提供一種快速通電加熱成膜處理裝置，從而藉助于本裝置實現(xiàn)了硅鉬棒、硅碳棒發(fā)熱元件及一些自保護型金屬間化合物棒狀型材氧化成膜的自動控制。
本實用新型提供的一種快速通電加熱成膜處理裝置，它主要由電流溫度曲線控制系統(tǒng)、矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、紅外測溫系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)和循環(huán)水冷系統(tǒng)等組成。其中電流溫度控制系統(tǒng)與紅外測溫系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)連接，起加熱和升溫溫度控制作用，其另一端與矯直拉力控制系統(tǒng)相連接。循環(huán)冷卻系統(tǒng)和加熱爐相連的電極相連，矯直拉力控制系統(tǒng)的另一端通過電氣比例閥與電極的下夾具相連接的。
所述的電流溫度曲線控制系統(tǒng)的特征在于快速通電加熱成膜處理裝置的電流曲線分為五段，不同段的加熱速率可以通過程序預先設定，并根據(jù)紅外測溫系統(tǒng)的反饋信息通過PID控制電流曲線不同階段的運行時間，(詳見實施例)。
所述的矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特征在于根據(jù)工件的斷面尺寸，通過電氣比例閥調(diào)節(jié)下夾具在不同電流曲線階段對工件的拉力，在加熱過程中，通過下夾具的移動來補償工件的線膨脹，在保溫過程中，對下夾具施加一定的拉力，來實現(xiàn)工件的矯直。
所述的紅外測溫系統(tǒng)的特征在于紅外探頭對工件的成膜過程全程監(jiān)控，通過測定工件的表面溫度并反饋到控溫系統(tǒng)，由PID嚴格控制電流輸出以保證工件的運行溫度與程序設定溫度的偏差在±5°以內(nèi)。
所述的保溫系統(tǒng)的特征在于在通電加熱成膜處理裝置的使用過程中，保溫系統(tǒng)減少了工件表面的輻射散熱，減輕了工件表面的熱負荷，同時也有利于節(jié)省電能。
所述的循環(huán)水冷系統(tǒng)的特征在于在通電加熱成膜處理裝置的使用過程中，循環(huán)冷卻水對電極進行連續(xù)的冷卻，以保證電極的安全工作。
由此可見本實用新型具體的優(yōu)點是1.采用定電流控制的方式，保證了加熱過程中溫度控制的穩(wěn)定性，消除了電極與工件之間的接觸電阻對工藝穩(wěn)定性的影響；2.采用分段式電流控制程序，提高了成膜效率，保證了成膜區(qū)域溫度場的相對均勻和保護膜的快速生長；3.電流控制程序可以根據(jù)溫度反饋信息自動運行程序設定的電流，實現(xiàn)了加熱過程的自動控制，不但提高了成膜效率，也提高了保護膜質(zhì)量的穩(wěn)定性；4.下夾具的動作是通過高精度電控氣缸來實現(xiàn)的，具有可以雙向動作和滑動阻力小的優(yōu)點，既可以實現(xiàn)對工件線膨脹的補償，也可以對工件施加一定的拉力對工件進行矯直；
5.可以通過調(diào)整上夾具的位置實現(xiàn)不同長度工件的要求。
總之，利用本實用新型提供的快速通電加熱成膜處理裝置，通過對加熱曲線和矯直拉力的自動控制，可以非常簡單地實現(xiàn)硅鉬棒、硅碳棒發(fā)熱元件及一些自保護型金屬間化合物氧化成膜的實時自動控制。該成果不但簡化了操作，而且顯著提高了通電加熱成膜工藝的可控性和穩(wěn)定性。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖圖2是本實用新型提供的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖3實施例所示的電流(加熱)曲線不同階段的運行時間具體實施方式
以下結(jié)合附圖具體說明本實用新型的技術(shù)進步和特點。
如圖1和2所示，本實用新型提供的成膜處理裝置是由電流曲線控制系統(tǒng)、矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、紅外測溫系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)組成。其中電流溫度控制系統(tǒng)與紅外測溫系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)相連接，起加熱升溫和溫度控制作用，電流溫暖度控制系統(tǒng)的另一端與矯直拉力控制系統(tǒng)相連。欲成膜的MoSi2、SiC、Fe-Cr-Al合金以及其他自保護金屬間化合物棒放在如圖1所示的加熱爐中。兩端分別由上下夾具夾住，外面加一個保護套筒，上、下夾具分別與加熱電極相連接。在保護套內(nèi)通入保護氣體，如氮氣或氬氣或抽低真空。
電流控制系統(tǒng)分為5階段，不同段的加熱速率可通過程序預先設定，并根據(jù)紅外測溫系統(tǒng)的反饋信息通過PID控制電流曲線不同運行階段的運行時間。如圖3所示的加熱運行時間。所述的5個階段分別為預熱段、快速加熱段、緩慢加熱段、保溫段和電流卸載降溫段。保溫段又專門由保溫系統(tǒng)通過各所示的紅外測溫儀進行信息反饋。通過矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可根據(jù)工件的不同斷面尺寸，通過電氣比例閥調(diào)節(jié)下夾具在5個不同電流曲線階段對工件的拉力，在加熱工程中通過下夾具的移動補償工件的線膨脹，在保溫過程，對下夾具施加一定的拉力，實現(xiàn)工件矯直的。
冷卻水循環(huán)系統(tǒng)是對電極進行連續(xù)冷卻以保護電極正常工作。通過本實用新型提供的處理裝置，在成膜過程5個溫度段的運行溫度與程序設定溫度偏差為±5℃，從而保證成膜的均勻性和可重復性。
權(quán)利要求1.一種快速通電加熱成膜處理裝置，其特征在于由電流溫度曲線控制系統(tǒng)、矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、紅外測溫系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)和循環(huán)水冷系統(tǒng)組成；其中，電流溫度控制系統(tǒng)一端與紅外測溫系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)相連，另一端與矯直拉力控制系統(tǒng)相連接；循環(huán)冷卻系統(tǒng)和加熱爐相關(guān)的電極相連，矯直拉力系統(tǒng)的另一端是通過電氣比例閥與電極的下夾具連接的。
2.按權(quán)利要求1所述的快速通電加熱成膜處理裝置，其特征在于所述的電流溫度曲線控制系統(tǒng)分為5段，依次分別為預熱段、快速加熱段、緩慢加熱段、保溫段和電流卸載降溫段。
3.按權(quán)利要求1所述的快速通電加熱成膜處理裝置，其特征在于所述的循環(huán)水冷系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水對電極進行連續(xù)的冷卻。
專利摘要本實用新型提供了一種快速通電加熱成膜處理裝置。本實用新型特征在于由電流溫度曲線控制系統(tǒng)、矯直拉力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、紅外測溫系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)和循環(huán)水冷系統(tǒng)組成；其中，電流溫度控制系統(tǒng)一端與紅外測溫系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)相連，另一端與矯直拉力控制系統(tǒng)相連接；循環(huán)冷卻系統(tǒng)和加熱爐相關(guān)的電極相連，矯直拉力系統(tǒng)的另一端是通過電氣比例閥與電極的下夾具連接的。本實用新型應用多段曲線加熱和小拉力矯直等手段，并采用溫度反饋引導的電流控制的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)通電加熱成膜過程的自動控制。主要應用于硅鉬棒、硅碳棒發(fā)熱元件及自保護型金屬間化合物棒狀型材的加熱成膜處理。
文檔編號C23C8/10GK2832825SQ200520039958
公開日2006年11月1日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者江莞, 郜劍英 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所