CN207585354U - 一种基于电感加热的热压烧结装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热压烧结设备领域，提供了一种基于电感加热的热压烧结装置。该热压烧结装置包括手套箱、电感加热炉、铜管、密封组件、石墨模具、加压机构以及感应线圈，石墨模具置于感应线圈中，感应线圈置于手套箱内，铜管的一端置于手套箱内，并与感应线圈相连，另一端置于手套箱外，并与电感加热炉相连。密封组件包括橡胶圈、弹性垫片、压紧垫片以及锁紧螺母，铜管穿设手套箱的侧壁，铜管上且位于手套箱内外两侧均套接有橡胶圈、压紧垫片、弹性垫片以及锁紧螺母，锁紧螺母与铜管螺纹连接，并依次抵靠弹性垫片、压紧垫片以及橡胶圈，使橡胶圈抵靠手套箱侧壁。本实用新型保证了在高纯度无水无氧环境下进行热压烧结，具有体积小，升温快的优点。

Description

一种基于电感加热的热压烧结装置

技术领域

本实用新型属于热压烧结设备技术领域，尤其涉及一种基于电感加热的热压烧结装置。

背景技术

热压技术是基于高温、高压环境下材料内部的扩散和蠕变现象，对粉末进行致密化烧结、固相成分扩散焊接和复合材料制备等。目前常用的真空热压烧结设备通常体积较大，温升速度较慢，能耗较高，其烧结气氛难以达到高纯度的无水无氧环境(水分和氧气含量均小于1ppm)。而对于纳米尺度的材料，例如半导体纳米粉末，对气氛中水分、氧气非常敏感，为保证烧结过程中样品不受水分和氧气污染，获得高质量烧结样品，整个烧结过程需要在高纯度的无水无氧的环境下进行。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种基于电感加热的热压烧结装置，旨在解决现有技术中的热压烧结设备在烧结过程难以达到高纯度无水无氧环境的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，提供一种基于电感加热的热压烧结装置，其包括手套箱、电感加热炉、铜管、密封组件、用于装载样品的石墨模具、用于对样品进行加压的加压机构以及用于对所述石墨模具加热的感应线圈；

所述加压机构位于所述石墨模具的上、下两端，所述石墨模具置于所述手套箱内，所述铜管的一端置于所述手套箱内，并与所述感应线圈相连，所述铜管的另一端置于所述手套箱外，并与所述电感加热炉相连；

所述密封组件包括橡胶圈、弹性垫片、压紧垫片以及锁紧螺母，所述铜管上具有螺纹，所述铜管穿设在所述手套箱的侧壁上，所述铜管上且位于手套箱内外两侧均套接有所述橡胶圈、压紧垫片、弹性垫片以及锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述铜管螺纹连接，并抵靠所述弹性垫片，所述弹性垫片抵靠所述压紧垫片，所述压紧垫片抵靠所述橡胶圈，所述橡胶圈抵靠所述手套箱的侧壁。

进一步地，所述加压机构包括压片机、第一隔热块、第二隔热块以及用于夹置样品的两个石墨棒；

所述石墨模具安装在所述第一隔热块上，所述压片机包括压片机上压杆和压片机工作台，所述第二隔热块固定于所述压片机上压杆上，所述第一隔热块固定于所述压片机工作台上，其中一个所述石墨棒的一端固定在所述第一隔热块上，另一端插置于所述石墨模具内，另一个所述石墨棒的一端固定在所述第二隔热块上，另一端插置于所述石墨模具内，所述的两个石墨棒相对。

进一步地，所述石墨棒插置于所述石墨模具内的一端上固定有石墨垫片。

进一步地，所述热压烧结装置还包括温度测量装置，所述温度测量装置包括主控器、热电偶、红外测温探头、热电偶测温仪以及红外测温仪；

所述热电偶和红外测温探头均置于所述手套箱内，所述主控器、热电偶测温仪以及红外测温仪均置于所述手套箱外，所述热电偶通过所述热电偶测温仪与所述主控器连接，所述红外测温探头通过红外测温仪与所述主控器连接，所述热电偶的测温头插置于所述石墨模具内。

进一步地，所述电感加热炉与所述主控器连接。

进一步地，所述电感加热炉还连接有冷水机。

本实用新型实施例与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型通过将石墨模具置于感应线圈中，将感应线圈置于手套箱内，铜管穿设在手套箱的侧壁上，通过套接在铜管上的锁紧螺母进行旋紧，将橡胶圈压紧密封手套箱与铜管之间的间隙，感应线圈通过铜管与置于手套箱外的电感加热炉相连，从而能够利用手套箱外的电感加热炉对手套箱内的感应线圈提供交变电流，使感应线圈产生交变磁场，交变磁场在石墨模具内部产生涡流，进而产生热量迅速加热石墨模具，并利用加压机构对石墨模具内的样品进行加压，从而对样品实现热压烧结，该热压烧结装置能够保证在高纯度无水无氧环境下进行热压，以获得高质量烧结样品，并且其体积小，升温速度快，缩短了整个热压过程时间。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的热压烧结装置结构示意图。

图2是图1中的铜管与密封组件、手套箱连接的剖视结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1与2所示，是本实用新型实施例提供的一种基于电感加热的热压烧结装置。该热压烧结装置包括手套箱1、电感加热炉2、铜管3、密封组件4、用于装载样品A的石墨模具9、用于对样品A进行加压的加压机构5以及用于对石墨模具9加热的感应线圈6，加压机构5安装在石墨模具9的上、下两端，石墨模具9置于感应线圈6中，感应线圈6置于手套箱1内，铜管3的一端置于手套箱1内，并与感应线圈6相连，铜管3的另一端置于手套箱1外，并与电感加热炉2相连。

上述的加压机构5包括压片机、第一隔热块51、第二隔热块52以及用于夹置样品A的两个石墨棒53。石墨模具9为圆柱体，其上具有一个沿轴向方向贯穿的通孔，感应线圈6由空心铜管绕制而成。压片机包括压片机上压杆55和压片机工作台56，第一隔热块51固定于压片机上压杆55上，第二隔热块52固定于压片机工作台56上，其中一个石墨棒53的一端固定在第一隔热块51上，另一端插置于石墨模具9的通孔内，另一个石墨棒53的一端固定在第二隔热块52上，另一端插置于石墨模具9的通孔内。两个石墨棒53相对，两个石墨棒53插置于石墨模具9内的一端上固定有石墨垫片57，样品A装在石墨模具9通孔内且位于石墨垫片57之间。

上述的密封组件4包括橡胶圈41、弹性垫片42、压紧垫片43以及锁紧螺母44，铜管3上具有螺纹，铜管3穿设在手套箱1的侧壁的通孔中，铜管3上且位于手套箱1内外两侧均套接有橡胶圈41、压紧垫片43、弹性垫片42以及锁紧螺母44，锁紧螺母44与铜管3螺纹连接，具体地，在铜管3上焊接有穿壁螺纹管45，该穿壁螺纹管45穿设在手套箱1侧壁的通孔中，锁紧螺母44与穿壁螺纹管45螺纹连接，从而能够通过旋紧锁紧螺母44抵靠弹性垫片42，使弹性垫片42抵靠压紧垫片43，使压紧垫片43抵靠橡胶圈41，进而使橡胶圈41抵靠封闭手套箱1的侧壁上的通孔，以形成一个全封闭的手套箱1，保证手套箱1的密封效果。

上述的热压烧结装置通过手套箱1外的电感加热炉2给感应线圈6提供交变电流，使手套箱1内的感应线圈6内产生交变磁场，交变磁场在石墨模具9内部产生涡流，进而产生热量迅速加热整个石墨模具9，从而对样品A进行加热。通过调节交变电流幅值大小，可控制石墨模具9的温升速度和最高温度。上述的加压机构5通过启动压片机，通过压片机上压杆55对石墨棒53进行施压，以将相应的压力通过石墨垫片57传递给石墨模具9内的样品A，进而对样品A进行热压，通过调节压片机压强表上的示数，可对样品A的压强调节至设定值。上述的第一隔热块51与第二隔热块52由耐高温、低热导率的隔热材料制成，以确保在高温热压时，石墨模具9中涡流所产生的热量不会使压片机的温升过高，以至于损伤压片机，保证了良好的隔热效果。

上述实施例中，热压烧结装置还包括用于测量石墨模具9内部温度和表面温度的温度测量装置7，该温度测量装置7包括主控器71、热电偶72、红外测温探头73、热电偶测温仪74以及红外测温仪75。热电偶72和红外测温探头73均置于手套箱1内，主控器71、热电偶测温仪74以及红外测温仪75均置于手套箱1外，热电偶72通过热电偶测温仪74与主控器71连接，红外测温探头73通过红外测温仪75与主控器71连接，石墨模具9的侧壁上具有一盲孔，热电偶72的测温头插置于石墨模具9的盲孔内，电感加热炉2分别与主控器71、冷水机8连接。通过热电偶72可测量石墨模具9的内部温度以及通过红外测温探头73测量石墨模具9的表面温度，使得在热压烧结过程中，可通过热电偶72或红外测温探头73实时测量石墨模具9的温度值，也可通过两者同时测量石墨模具9的温度，当同时使用热电偶72和红外测温探头73测量石墨模具9温度时，当二者所得温度值近似时，可认为温度测量准确；当二者测得温度值相差较大时，由主控制71输出警告信息，提醒操作者；同时通过主控器71实时采集测得的温度，并控制电感加热炉2输出的交变电流幅值，以构成闭环控制回路，控制石墨模具9的温度，并且可通过冷水机8对电感加热炉2进行降温。

综上所述，本实用新型的热压烧结装置将位于手套箱1外的电感加热炉2通过铜管3与手套箱1内的感应线圈6联立连接，铜管3与手套箱1的连接处通过密封组件4进行封闭，使得热压烧结过程始终保持在高纯度无水无氧环境下进行，以满足获得高质量烧结样品A，并且该烧结装置具有构造简单、体积小以及升温速度快的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于电感加热的热压烧结装置，其特征在于，包括手套箱、电感加热炉、铜管、密封组件、用于装载样品的石墨模具、用于对样品进行加压的加压机构以及用于对所述石墨模具加热的感应线圈；

所述加压机构位于所述石墨模具的上、下两端，所述石墨模具置于所述感应线圈中，所述感应线圈置于所述手套箱内，所述铜管的一端置于所述手套箱内，并与所述感应线圈相连，所述铜管的另一端置于所述手套箱外，并与所述电感加热炉相连；

所述密封组件包括橡胶圈、弹性垫片、压紧垫片以及锁紧螺母，所述铜管上具有螺纹，所述铜管穿设在所述手套箱的侧壁上，所述铜管上且位于手套箱内外两侧均套接有所述橡胶圈、压紧垫片、弹性垫片以及锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述铜管螺纹连接，并抵靠所述弹性垫片，所述弹性垫片抵靠所述压紧垫片，所述压紧垫片抵靠所述橡胶圈，所述橡胶圈抵靠所述手套箱的侧壁。

2.如权利要求1所述的热压烧结装置，其特征在于，所述加压机构包括压片机、第一隔热块、第二隔热块以及用于夹置样品的两个石墨棒；

所述石墨模具安装在所述第一隔热块上，所述压片机包括压片机上压杆和压片机工作台，所述第二隔热块固定于所述压片机上压杆上，所述第一隔热块固定于所述压片机工作台上，其中一个所述石墨棒的一端固定在所述第一隔热块上，另一端插置于所述石墨模具内，另一个所述石墨棒的一端固定在所述第二隔热块上，另一端插置于所述石墨模具内，所述的两个石墨棒相对。

3.如权利要求2所述的热压烧结装置，其特征在于，所述石墨棒插置于所述石墨模具内的一端上固定有石墨垫片。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的热压烧结装置，其特征在于，所述热压烧结装置还包括温度测量装置，所述温度测量装置包括主控器、热电偶、红外测温探头、热电偶测温仪以及红外测温仪；

所述热电偶和红外测温探头均置于所述手套箱内，所述主控器、热电偶测温仪以及红外测温仪均置于所述手套箱外，所述热电偶通过所述热电偶测温仪与所述主控器连接，所述红外测温探头通过红外测温仪与所述主控器连接，所述热电偶的测温头插置于所述石墨模具内。

5.如权利要求4所述的热压烧结装置，其特征在于，所述电感加热炉与所述主控器连接。

6.如权利要求5所述的热压烧结装置，其特征在于，所述电感加热炉还连接有冷水机。