CN112624784B - 一种碳碳装料架的制作方法 - Google Patents
一种碳碳装料架的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112624784B CN112624784B CN202011626681.4A CN202011626681A CN112624784B CN 112624784 B CN112624784 B CN 112624784B CN 202011626681 A CN202011626681 A CN 202011626681A CN 112624784 B CN112624784 B CN 112624784B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heating
- carbon
- temperature
- charging frame
- keeping
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6581—Total pressure below 1 atmosphere, e.g. vacuum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
本发明属于碳材料及热处理技术领域。针对现有的石墨材质的热处理装料架存在的重量大,易碎,气体流通不均匀的问题,本发明提供一种碳碳装料架的制作方法,包括如下步骤:将碳纤维复合板材,进行2000℃以上真空高温处理;经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架;通过气相沉积的方法沉积碳;再次进行2000℃以上真空高温处理。该方法制得的装料架重量轻,寿命长,炉腔内温度均匀性好,气体与产品的接触充分。
Description
技术领域
本发明属于碳材料及热处理技术领域,具体设计一种碳碳装料架的制作方法。
背景技术
热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。传统的热处理装料架主要采用金属或者合金的材料,并且主要以相互独立的单层式设计为主,这样就会造成处于各个料架上的工件会存在微小的温度差异,从而造成工件性能的差异,另外,采用金属或者合金材料的热处理装料架承受冷热冲击的能力较差,从而导致这种装料架的使用寿命较短。后来出现了非金属材料制作的装料架,目前市场上多为石墨装料架,用石墨通过开孔做装料架,但是石墨做的装料架重量太重,易碎,气体流通不均匀,导致死角多等,影响其产量和质量。
发明内容
针对现有的石墨材质的热处理装料架存在的重量大,易碎,气体流通不均匀的上述问题,本发明提供一种碳碳装料架的制作方法,该方法制得的装料架重量轻,寿命长,特别是炉腔内温度均匀性好,气体与产品的接触充分。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种碳碳装料架的制作方法,包括如下步骤:
(1)将碳含量≥95%的密度为1.3g/cm3-1.6g/cm3的碳纤维复合板材,进行真空高温处理,形成碳纯度高,不易变形的材料;高温处理步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1000-1100℃,再用时6h升温至1550-1650℃,用时7h升温至2150-2250℃,恒温3-10小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得;
(2)将上述处理后的复合板材经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架;
(3)将组装完毕的装料架通过气相沉积的方法沉积碳,形成致密、轻量、耐高温、高强度的碳碳装料架;气相沉积处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至280-320℃,用时6h升温至880-920℃,用时1.5h升温至1000-1050℃,恒温3小时,然后通入氮气和碳源气体,各气体的气流量为0-30m3每小时,通气保持时间为0-1000小时,通气结束后断电降温,自动降温至60℃以下,将其取出即得;
(4)将气相沉积完毕的装料架再次进行真空高温处理。
进一步的,所述步骤(1)真空高温处理的步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1050℃,再用时6h升温至1600℃,用时7h升温至2200℃,2200℃下恒温3-10小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
进一步的,所述步骤(3)中气相沉积的处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至300℃,用时6h升温至900℃,用时1.5h升温至1020℃,1020℃下恒温3小时,然后通入氮气和碳源气体。
进一步的,所述步骤(3)气相沉积的处理步骤:采用的碳源气体为丙烷、丙烯或者天然气中的任一种。
进一步的,所述步骤(3)气相沉积的处理步骤:各气体的气流量为10-20m3每小时,通气保持时间为100-500小时。
进一步的,所述步骤(4)再次进行真空高温处理的步骤与步骤(1)真空高温处理的步骤相同。
本发明具有以下有益效果:
本发明先对碳纤维复合材料,进行2000℃以上真空高温处理,一方面提高产品的纯度,另一方面防止在使用时温度过高发生变形。本发明采用互锁结构组合为碳碳装料架,稳定性好,避免使用昂贵的耐高温金属连接件,向碳碳条中引入杂质,产生结构稳定性问题。装料架组装后进行气相沉积,使碳碳条表面更加致密,防止炉腔内其他物质进入碳碳条而影响其使用寿命,另一方面能让相互交叉的碳碳条更紧密地连在一起,使其结构更加坚固。再次进行2000℃以上真空高温处理,能够进一步提高产品的纯度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种碳碳装料架的制作方法,包括如下步骤:
(1)将碳含量为95%,密度为1.3g/cm3的碳纤维复合板材,进行真空高温处理,形成碳纯度高,不易变形的材料;高温处理步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1050℃,再用时6h升温至1600℃,用时7h升温至2200℃,2200℃下恒温7小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(2)将上述处理后的复合板材经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架。
(3)将组装完毕的装料架通过气相沉积的方法沉积碳,形成致密、轻量、耐高温、高强度的碳碳装料架;气相沉积的处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至300℃,用时6h升温至900℃,用时1.5h升温至1020℃,1020℃下恒温3小时,然后通入氮气和丙烷;各气体的气流量为10m3每小时,通气保持时间为400小时,通气结束后断电降温,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(4)将气相沉积完毕的装料架再次进行真空高温处理,真空高温处理与步骤(1)真空高温处理的步骤相同。
实施例2
一种碳碳装料架的制作方法,包括如下步骤:
(1)将碳含量≥98%,密度为1.6g/cm3的碳纤维复合板材,进行真空高温处理,形成碳纯度高,不易变形的材料;高温处理步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1000℃,再用时6h升温至1550℃,用时7h升温至2150℃,2150℃下恒温3小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(2)将上述处理后的复合板材经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架;
(3)将组装完毕的装料架通过气相沉积的方法沉积碳,形成致密、轻量、耐高温、高强度的碳碳装料架;气相沉积处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至280℃,用时6h升温至880℃,用时1.5h升温至1000℃,恒温3小时,然后通入氮气和丙烯,各气体的气流量为20m3每小时,通气保持时间为600小时,通气结束后断电降温,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(4)将气相沉积完毕的装料架再次进行真空高温处理,真空高温处理与步骤(1)真空高温处理的步骤相同。
实施例3
一种碳碳装料架的制作方法,包括如下步骤:
(1)将碳含量≥98%,密度为1.8g/cm3的碳纤维复合板材,进行真空高温处理,形成碳纯度高,不易变形的材料;高温处理步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1100℃,再用时6h升温至1650℃,用时7h升温至2250℃,2250℃下恒温10小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(2)将上述处理后的复合板材经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架;
(3)将组装完毕的装料架通过气相沉积的方法沉积碳,形成致密、轻量、耐高温、高强度的碳碳装料架;气相沉积处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至320℃,用时6h升温至920℃,用时1.5h升温至1050℃,恒温3小时,然后通入氮气和天然气,各气体的气流量为30m3每小时,通气保持时间为900小时,通气结束后断电降温,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
(4)将气相沉积完毕的装料架再次进行真空高温处理,真空高温处理与步骤(1)真空高温处理的步骤相同。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种碳碳装料架的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将碳含量≥95%的密度为1.3g/cm3-1.6g/cm3的碳纤维复合板材,进行真空高温处理,形成碳纯度高,不易变形的材料;高温处理步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1000-1100℃,再用时6h升温至1550-1650℃,用时7h升温至2150-2250℃,恒温3-10小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得;
(2)将上述处理后的复合板材经机械加工处理成厚度均匀的板材,并且制作成带有子母槽的条形材料,通过板材间的交叉互锁,组合为装料架;
(3)将组装完毕的装料架通过气相沉积的方法沉积碳,形成致密、轻量、耐高温、高强度的碳碳装料架;气相沉积处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至280-320℃,用时6h升温至880-920℃,用时1.5h升温至1000-1050℃,恒温3小时,然后通入氮气和碳源气体,各气体的气流量为10-30m3每小时,通气保持时间为400-1000小时,通气结束后断电降温,自动降温至60℃以下,将其取出即得;采用的碳源气体为丙烷、丙烯或者天然气中的任一种;
(4)将气相沉积完毕的装料架再次进行真空高温处理,再次进行真空高温处理的步骤与步骤(1)真空高温处理的步骤相同。
2.根据权利要求1所述的碳碳装料架的制作方法,其特征在于,所述步骤(1)真空高温处理的步骤为:真空至10Pa以下,设定升温曲线,用时6h升温至1050℃,再用时6h升温至1600℃,用时7h升温至2200℃,2200℃下恒温3-10小时,自动降温至60℃以下,将其取出即得。
3.根据权利要求1所述的碳碳装料架的制作方法,其特征在于,所述步骤(3)中气相沉积的处理步骤:真空度在100Pa以下,设定升温曲线,用时2h升温至300℃,用时6h升温至900℃,用时1.5h升温至1020℃,1020℃下恒温3小时,然后通入氮气和碳源气体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011626681.4A CN112624784B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种碳碳装料架的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011626681.4A CN112624784B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种碳碳装料架的制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112624784A CN112624784A (zh) | 2021-04-09 |
CN112624784B true CN112624784B (zh) | 2022-09-23 |
Family
ID=75290008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011626681.4A Active CN112624784B (zh) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | 一种碳碳装料架的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112624784B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101157564A (zh) * | 2007-09-13 | 2008-04-09 | 北京航空航天大学 | 用炭纳米纤维增强炭/炭构件的方法 |
CN101723697A (zh) * | 2009-12-18 | 2010-06-09 | 王占双 | 一种热处理炉用炭/炭料架的制备 |
CN103724038A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-04-16 | 太仓派欧技术咨询服务有限公司 | 一种陶瓷基混杂复合材料的制备方法 |
KR101494237B1 (ko) * | 2013-12-10 | 2015-02-17 | 김성재 | 탄소-탄소 복합재료를 제조하기 위한 혼성화학기상침투법 |
CN106431447A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 西安康本材料有限公司 | 一种高密度碳纤维板材的制备方法 |
CN111635242A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-08 | 中南大学 | 一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法及应用 |
-
2020
- 2020-12-30 CN CN202011626681.4A patent/CN112624784B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101157564A (zh) * | 2007-09-13 | 2008-04-09 | 北京航空航天大学 | 用炭纳米纤维增强炭/炭构件的方法 |
CN101723697A (zh) * | 2009-12-18 | 2010-06-09 | 王占双 | 一种热处理炉用炭/炭料架的制备 |
CN103724038A (zh) * | 2013-09-11 | 2014-04-16 | 太仓派欧技术咨询服务有限公司 | 一种陶瓷基混杂复合材料的制备方法 |
KR101494237B1 (ko) * | 2013-12-10 | 2015-02-17 | 김성재 | 탄소-탄소 복합재료를 제조하기 위한 혼성화학기상침투법 |
CN106431447A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-22 | 西安康本材料有限公司 | 一种高密度碳纤维板材的制备方法 |
CN111635242A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-08 | 中南大学 | 一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法及应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112624784A (zh) | 2021-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111848201B (zh) | 一种具有碳化硅/硅涂层的炭/炭坩埚及其制备方法 | |
CN101948327B (zh) | 一种高温炉用可加工硬化保温毡的制备方法 | |
CN112390628B (zh) | 一种氧化铝靶材的制备方法 | |
US20150110707A1 (en) | Process for making chemically activated carbon | |
CN102010231A (zh) | 一种低密度炭/炭复合材料表面涂层的方法 | |
CN112624784B (zh) | 一种碳碳装料架的制作方法 | |
CN111508734A (zh) | 一种电子束熔渗生产铜钨触头的方法 | |
CN115142018A (zh) | 一种耐高温液态铅/铅铋合金腐蚀的高熵合金涂层及其制备方法 | |
CN112592196B (zh) | 多层高温碳碳装料架的制作方法 | |
CN101780574A (zh) | 一种冻干机板层筋条的焊接方法 | |
CN117550896A (zh) | 一种高强度、高纯度等静压石墨及其制备方法 | |
CN108625185A (zh) | 一种高效节能固化碳毡及其制备方法 | |
US4676940A (en) | Plasma arc sintering of silicon carbide | |
CN109607698B (zh) | 用于制备大块平整多孔成型碳电极的方法 | |
CN111054745A (zh) | 一种tb8钛合金薄板的制备方法 | |
CN112745141B (zh) | 高温气体流通器的制作方法 | |
CN109402480A (zh) | 一种WCoB金属陶瓷材料及其制备方法 | |
CN102691110A (zh) | 一种铸锭炉退火工艺 | |
CN110482546B (zh) | 一种储能活性炭及其制备方法 | |
CN113683415A (zh) | 一种应用于异质结的钙钛矿靶材及其制备方法 | |
CN112897522A (zh) | 一种超薄导热石墨膜及其制备方法 | |
CN113231467A (zh) | 一种铂片靶材的制备方法 | |
CN105984863A (zh) | 一种泡沫炭的制备方法及应用 | |
CN114085096B (zh) | 钴酸锂正极靶材的退火方法以及钴酸锂正极靶材 | |
CN202323015U (zh) | 一种三料柱气相沉积炉 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |