高溫爐用電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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度，結(jié)實耐用。同時，本身導電性要好，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，通電時不打火。
[0003]石墨是一種導熱、導電性能都很優(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，由于石墨強度較低，脆性大，用于制造電極時存在兩個缺陷:一是連接部位容易損壞，使用壽命短；二是石墨導熱性能很好，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，良好的導熱性導致熱量損失很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種采用碳/碳復合材料制備的高溫爐用電極。
[0005]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(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)預制體制備、增密、機加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復合材料；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]本實用新型所述涂層為對電極本體采用化學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，本實用新型較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，其制備的電極彎曲強度大于80MPa，導熱系數(shù)彡10ff/m.K，強度是石墨的2倍左右，導熱系數(shù)僅為石墨的1/10，實現(xiàn)了高強度和低導熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時實現(xiàn)了節(jié)能。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是圖1中的A處放大示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[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)預制體制備、增密、機加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復合材料；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,本實施例為1.3g/cm3，低密度層7的密度為0.3g/cm3?1.lg/cm 3，本實施例為0.85g/
3
cm ο
[0013]本實用新型所述致密層6與低密度層7的厚度比值為0.3?I。本實施例為0.9。
[0014]本實用新型所述涂層5為對電極本體3采用化學氣相沉積法制備的熱解碳涂層，其厚度為I μ m?1000 μ m。本實施例為500 μ m。
[0015]本實用新型在制備電極本體3時，為了盡可能的降低材料的導熱系數(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，化學氣相滲透時間為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，導致材料表面封孔，從而實現(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，彎曲強度85MPa，導熱系數(shù)3.72ff/m.K，實現(xiàn)了高強度和低導熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時實現(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，外部電流通過金屬電極4導入熱場內(nèi)部，通過發(fā)熱體I轉(zhuǎn)化為熱量，為整個熱場提供能量來源。
【主權(quán)項】
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)預制體制備、增密、機加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復合材料；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】本實用新型公開了一種采用碳/碳復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)預制體制備、增密、機加工、表面涂層步驟制成的碳/碳復合材料；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；本實用新型制備的電極彎曲強度大于80MPa，導熱系數(shù)≤10W/m.K，強度是石墨的2倍左右，導熱系數(shù)僅為石墨的1/10，實現(xiàn)了高強度和低導熱性能的有效結(jié)合，大幅度提高了電極使用壽命，同時實現(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