CN101562914A - 硅碳棒冷端部生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅碳棒冷端部生产工艺，包括以下步骤：1.配料：将碳、碳化硅、石墨和粘合剂按比例配制干混；2.混料：在常温下将上述配料与水按7∶3比例配制搅拌均匀；3.成型：将混料加入螺旋成型挤压机挤压成型；4.烘干：将成型坯料烘干；5.高温渗硅：将成型烘干坯料置于管式炉中渗硅得硅碳棒的冷端部。该工艺生产的产品电阻率低、生产成本低、无环境污染、生产周期缩短到2天左右、综合成品率由80％左右提高到高于95％。

Description

硅碳棒冷端部生产工艺

技术领域

本发明涉及一种碳化硅电热元件的生产工艺，尤其涉及硅碳棒部件的生产工艺。

背景技术

碳化硅电热元件是广泛用于各种电炉、电窑的发热体，电热元件硅碳棒广泛应用于冶金、机械、轻工、化工、电子、硅酸、国防工业、科学研究及医药卫生等部门的高温技术领域，可以制成棒状、U型、管状等形式。目前的硅碳棒生产工艺是由三大部分系列工艺，52道工序形成，三大部分为冷端部工艺、热端部工艺和焊接工艺，由于系列工艺多、工序长，其生产周期长达50多天，工人劳动强度大，工作环境恶劣；综合成品率(从投入原料到出成品)仅为30％左右，利润仅为产值的10％左右。而且，由于材料在成形中的电阻值无法控制，使生产出的电热硅碳棒的阻值随机性非常大，而用户只能在成品中通过测试而达到满足，从而使得商品率非常低，由于烧成温差大及炉内二氧化硅气体浓度差大、微量杂质变化等，使棒的电阻值不易控制，电阻值偏差大于±30％，其它指标如红热均匀度的均一性热均匀度的均一性亦较差，质量难以控制，且生产中排出大量一氧化碳气体，不利于环保。中国专利01107837.5公开了一种碳化硅电热元件的生产工艺，在碳化硅与粘合剂混匀，成型后，经干燥、烧成及烧成后处理，所述烧成为连续高温烧成工艺，预热温度为300-800℃，高温烧成温度为2400-2500℃。生产周期缩短到7天左右，综合成品率上升到80％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅碳棒冷端部生产工艺，其产品电阻率低、生产成本低、无环境污染、生产周期缩短到2天左右、综合成品率由80％左右提高到高于95％。

本发明所述的硅碳棒冷端部，由碳化硅及粘合剂组成，所述粘合剂为高分子粘合剂或糊精粘合剂，粘合剂占碳化硅重量的2-3％。

所述的高分子粘合剂可以是聚乙烯类粘合剂，也可以是纤维素类粘合剂。

所述的糊精粘合剂为淀粉类粘合剂。

所述的硅碳棒冷端部，其原料为碳化硅、润滑剂、碳、粘合剂和水，配料时碳化硅、润滑剂、碳与粘合剂、水的重量比为28-36％。

所述的硅碳棒冷端部，其原料配料时粘合剂与水的重量为碳化硅重量的5-10％。

所述的纤维素类粘合剂采用甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素，优选甲基纤维素，对甲基纤维素的优选条件是甲氧基含量为27.5-31.5％，粘度1500-8000mPas.s(20℃，2％时)；对乙基纤维素的优选条件是其醚化度为γ＝100-150，对羧甲基纤维素的优选条件是其醚化度为γ＝30-60，粘度为≥800mPa.s(20℃，2％时)。

所述的甲基纤维素，其甲氧基含量为27.5-31.5％，在温度为20℃、甲基纤维素质量浓度为2％时的粘度为1500-8000mpa.s。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

硅碳棒冷端部生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：将120-250目的碳、碳化硅、润滑剂和粘合剂按比例配制干混；

(2)混料：在常温下将上述配料与水按7∶3比例配制搅拌均匀，混料时间控制在60-120分钟；

(3)成型：根据所需直径规格，换以适宜的中心针及模嘴，将混料加入螺旋成型挤压机挤压成型，挤压压力为0.5-1.0Mpa；

(4)烘干：将成型坯料烘干，烘干温度100-140℃，烘干时间10-20小时；

(5)高温渗硅：将成型烘干坯料置于管式炉中渗硅得硅碳棒的冷端部，成型烘干坯料∶硅粉＝1∶(0.6-1.5)，渗硅温度为1750-2050℃，渗硅时间为3-15分钟，保护气氛为高纯氮气或其它惰性气体。

所述的润滑剂为石墨。

本发明成型工艺利用螺旋成型挤压机挤压压力小，替代成型模具压制成型，成型模具压制成型工作压力大，一般在2兆帕左右，减少了设备投入；采用烘干技术取代了倒焰窑和大型电阻炉，烘干温度低，无需烧结，节煤节电，无环境污染；生产周期缩短为2天；综合成品率高，达95％以上；

本发明与现有技术相比，有如下优点：

(1)采用烘干技术取代了倒焰窑和大型电阻炉，节煤节电，无环境污染。

(2)生产周期由7天缩短为2天

(3)综合成品率由80％左右提高到高于95％。

(4)产品电阻率低，是现有技术的40-50％。

(5)成型压力小，减少设备投入。

(6)生产成本低。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

所述的碳化硅电热元件生产工艺，包括以下步骤：

1、配料：称取150目的碳、碳化硅、石墨和乙基纤维素各5000g、4500g、300g、200g干混，所述的乙基纤维素的醚化度γ为120；

2、混料：在常温下将上述配料与水按7∶3比例配制搅拌均匀，混料时间控制在60分钟；

3、成型：根据所需直径规格，换以适宜的中心针及模嘴，将混料加入螺旋成型挤压机挤压成空心圆形棒，挤压压力为0.8Mpa，根据所需长度规格，截取棒材；

4、烘干：将成型空心圆形棒坯料烘干，烘干温度120℃，烘干时间12小时；

5、高温渗硅：将成型空心圆形棒坯料置于管式炉中，在其空心圆孔及其四周布满硅粉渗硅，得硅碳棒的冷端部，成型烘干坯料∶硅粉＝1∶0.6，渗硅温度为1800℃，渗硅时间为4分钟，氮气保护。

实施例2

所述的碳化硅电热元件生产工艺，包括以下步骤：

1、配料：称取200目的碳、碳化硅、石墨和甲基纤维素各10000g、9000g、600g、400g干混，所述的甲基纤维素，其甲氧基含量为31.5％，在温度为20℃、甲基纤维素质量浓度为2％时的粘度为1500-8000mpa.s；

2、混料：在常温下将上述配料与水按7∶3比例配制搅拌均匀，混料时间控制在80分钟；

3、成型：根据所需直径规格，换以适宜的中心针及模嘴，将混料加入螺旋成型挤压机挤压成空心圆形棒，挤压压力为1.0Mpa，根据所需长度规格，截取棒材；

4、烘干：将成型空心圆形棒坯料烘干，烘干温度100℃，烘干时间15小时；

5、高温渗硅：将成型空心圆形棒坯料置于管式炉中，在其空心圆孔及其四周布满硅粉渗硅，得硅碳棒的冷端部，成型烘干坯料∶硅粉＝1∶0.7，渗硅温度为1850℃，渗硅时间为5分钟，氮气保护。

本发明得到硅碳棒冷端部与发热部焊接组装成硅碳棒，广泛应用于各种电炉、电窑的发热体。通过本发明的生产工艺，得到的硅碳棒发热部各项性能指标均达到了硅碳棒行业标准(JB/T3890-1999《硅碳棒》)。

以上详细说明了本发明的实施方式，但这只是为了便于理解而举的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的技术人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1、硅碳棒冷端部生产工艺，包括以下步骤：

(1)配料：将120-250目的碳、碳化硅、润滑剂和粘合剂按比例配制干混；

(2)混料：在常温下将上述配料与水按7∶3比例配制搅拌均匀，混料时间控制在60-120分钟；

(3)成型：根据所需规格，换以适宜的中心针及模嘴，将混料加入螺旋成型挤压机挤压成型，挤压压力为0.5-1.0Mpa；

(4)烘干：将成型坯料烘干，烘干温度100-140℃，烘干时间10-20小时；

(5)高温渗硅：将成型烘干坯料置于管式炉中渗硅得硅碳棒的冷端部，成型烘干坯料∶硅粉＝1∶(0.6-1.5)，渗硅温度为1750-2050℃，渗硅时间为3-15分钟，保护气氛为高纯氮气或其它惰性气体。

2、根据权利要求1所述的硅碳棒冷端部生产工艺，其特征在于：所述的润滑剂为石墨。