CN219454619U - 一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，包括真空炉壳，真空炉壳设有炉门，真空炉壳内腔连通真空发生装置，所述的真空炉壳内设有加热保温装置、加热电极及电极加压装置；所述的加热保温装置中部设有加热筒，所述的加热筒两端开口；所述的加热电极包括上电极装置、下电极装置，所述的真空炉壳顶部设有上电极装置，所述的真空炉壳底部设有下电极装置；所述的电极加压装置包括电极升降装置，所述的电极升降装置与上电极装置或下电极装置连接。本实用新型给石墨化和平压工艺提供了合并至一起完成的平台，即在高温加热的同时，完成加压的过程。

Description

一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极

技术领域

本实用新型涉及石墨烯导热膜生产技术领域，具体为一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极。

背景技术

石墨烯导热膜制备工艺一般包括制浆、涂布、烧结、压延四道工艺。其中，烧结工艺包括碳化与石墨化两个工艺过程。碳化工艺一般在几十至1200℃的温度区间进行，主要作用是除水、除氧以及排除无机盐等杂质；石墨化工艺一般是在2600-3100℃的温度区间进行，主要作用是形成有序结构，提高石墨烯膜的导热性能。

现有烧结工艺是将碳化工艺与石墨化工艺分开，在不同的烧结炉中进行的，烧结完成后再进行平压等工艺，存在以下几个缺陷，烧结工艺时间长：碳化与石墨化是在不同的真空烧结设备中实现的，需要进行两次升温降温操作，导致烧结工艺时间很长，设备利用率低、产能小；烧结工艺能耗大：两次升温降温过程都是浪费能量、增加能耗的过程，为了提高石墨化的程度，增加石墨烯导热膜的性能，现有工艺都是通过提高石墨化温度实现的，但是温度越高，能耗越大。同等条件下，3000℃的石墨化工艺能耗是2600℃石墨化工艺能耗的2倍多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，将加热分为碳化加热、石墨化加热两步，在高温石墨化加热的同时，可以同时完成加压的过程，可以部分解决上述背景技术中提出的工艺时间长、能耗高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，包括真空炉壳，真空炉壳设有炉门，真空炉壳内腔连通真空发生装置，所述的真空炉壳内设有加热保温装置、加热电极及电极加压装置；所述的加热保温装置中部设有加热筒，所述的加热筒两端开口；所述的加热电极包括上电极装置、下电极装置，所述的真空炉壳顶部设有上电极装置，所述的上电极装置设有穿过真空炉壳伸入加热筒的上电极杆，所述的上电极杆包括上导电杆、与上导电杆连接的上石墨压头，所述的真空炉壳底部设有下电极装置，所述的下电极装置设有穿过真空炉壳伸入加热筒的下电极杆，所述的下电极杆包括下导电杆、与下导电杆连接的下石墨压头；所述的上石墨压头、下石墨压头同轴设置且二者之间形成压缩空间；所述的电极加压装置包括电极升降装置，所述的电极升降装置与上导电杆或下导电杆连接。

本方案烧结设备中，上石墨压头或下石墨压头通过电极升降装置移动至真空炉壳外部，然后可将粗品石墨烯导热膜放置在下石墨压头上，就是将粗品石墨烯导热膜置于加热筒内，然后通过升降装置移动上石墨压头或下石墨压头，形成压缩空间，粗品石墨烯导热膜在压缩空间内进行碳化、石墨化、压延三个工艺后，升降装置再次移动，工作人员就可取出成品石墨烯导热膜；

在生产过程中，碳化时采用加热筒加热；石墨化加热则采用大电流短路加热，即在加热筒内，上石墨压头或下石墨压头移动后相互顶紧，对二者通电短路后产生大量热量并升温，同时升降装置持续增加压力，用压力传感器等监测压力，以获得所需的压力，石墨化加热升温的同时对粗品石墨烯导热膜进行平压工艺以获得石墨烯导热膜；在上述过程中，真空发生装置按要求对真空炉壳内进行抽真空处理。

作为本实用新型优选的方案，所述的加热筒为石墨筒，所述的加热保温装置包括不锈钢外筒、设于不锈钢外筒内的加热筒，所述的加热筒与不锈钢外筒之间设有石墨保温层，所述的不锈钢外筒与真空炉壳固定连接，所述的不锈钢外筒与真空炉壳内壁之间设有隔热空间。本方案石墨筒可连接电路进行加热，石墨筒与不锈钢外筒之间采用石墨层保温隔热，同时不锈钢外筒与真空炉壳除了支撑杆等小面积接触外没有直接接触，相当于空气隔热。

作为本实用新型优选的方案，所述的上电极杆、下电极杆在加热筒内相对移动并连接短路后形成加热回路，所述的加热回路在加热筒内形成不低于2600℃的加热环境。

作为本实用新型优选的方案，所述的上电极装置与真空炉壳通过法兰连接绝缘固定，所述的上导电杆前端连接上石墨压头，所述的上石墨压头前端设有一个石墨块，所述的上导电杆内设有电极水管，所述的上导电杆后端设有与电极水管连通的电极水冷接头，所述的电极水冷接头与外部循环冷却水路连通，所述的上导电杆设有电极连接板。

作为本实用新型优选的方案，所述的下导电杆一端连接下石墨压头，所述的下石墨压头前端设有多个石墨块，所述的下导电杆内设有电极水管，所述的下导电杆另一端设有与电极水管连通的电极水冷接头，所述的电极水冷接头与外部循环冷却水路连通，所述的电极水冷接头连接电木板。

作为本实用新型优选的方案，所述的电极升降装置设于真空炉壳底部，所述的电极升降装置与下导电杆连接，所述的上石墨压头的底部最低位置位于加热筒内，所述的下石墨压头的顶部最高位置位于加热筒内，所述的下石墨压头的顶部最低位置位于真空炉壳底部外侧。

作为本实用新型优选的方案，所述的下导电杆底部设有电极水冷接头，所述的电极水冷接头连接电木板，所述的电木板通过螺栓连接传感器压头，所述的传感器压头与电极升降装置连接。

作为本实用新型优选的方案，所述的传感器压头设有导向装置，所述的导向装置包括向传感器压头两侧伸长的导向板、与导向板可移动连接的竖直导向杆。本方案的电动丝杆升降机、竖直导向杆分别固定在其它固定设施上，起导向作用。

作为本实用新型优选的方案，所述的电极升降装置与上导电杆或下导电杆连接形成一个固定端、一个移动加压端，所述的固定端与移动加压端接触加压产生不小于1600Kg的压力。

作为本实用新型优选的方案，所述的电极升降装置包括电动丝杆升降机、竖直导向杆、导向板，所述的下电极杆与导向板连接，所述的导向板与竖直导向杆可移动连接。本方案的电动丝杆升降机、竖直导向杆分别固定在其它固定设施上，起导向作用。

本方案中，石墨化阶段加热采用大电流短路加热，下石墨压头随电极升降装置移动，生产时携带粗品石墨烯导热膜顶紧上石墨压头，通电短路后产生大量热量进行升温，此时温度可采用红外测温装置进行实时监测，同时电极升降装置通过下电极持续向上增加压力，用压力传感器（传感器压头）监测压力，以获得所需的压力，石墨化阶段升温的同时对粗品石墨烯导热膜进行压延工艺以获得石墨烯导热膜；由于石墨化阶段加热筒内的加热温度要达到2600℃，导电杆会被熔化，加热过程中，用循环冷却水路通过电极水冷接头向电极水管注入冷却水带走热量，对上导电电杆、下导电电杆进行降温。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，给碳化、石墨化和平压工艺提供了合并至一起完成的设备平台，即在高温加热的同时，完成加压的过程，在时间上，将碳化和石墨化两种前后工艺合并在一台设备内完成，减少了一次升温-降温的循环；具体为，

1、缩短了烧结工艺的时间：与现有碳化工艺与石墨化工艺相比，工艺时间缩短了45%；

2、降低了烧结工艺的能耗：与现有碳化工艺与石墨化工艺相比，能耗降低了55%；

3、提高了石墨烯导热膜的良率：与现有碳化工艺与石墨化工艺相比，良率提高了5%。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图2为本实用新型加热保温装置的一种外部结构示意图。

图3为本实用新型上电极杆的一种结构示意图。

图4为本实用新型下电极杆的一种结构示意图。

图5为本实用新型升降装置的一种结构示意图。

图中：1、真空炉壳2、加热筒3、上电极装置

4、下电极装置5、上导电杆6、上石墨压头

7、下导电杆8、下石墨压头9、压缩空间

10、电极升降装置11、不锈钢外筒12、隔热空间

13、石墨块14、电极水冷接头15、电极连接板

16、电木板17、传感器压头18、导向板

19、竖直导向杆20、电动丝杆升降机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-图5，本实用新型提供一种技术方案：

一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，包括真空炉壳1，真空炉壳1设有炉门，真空炉壳1内腔连通真空发生装置，真空炉壳1内设有加热保温装置、加热电极及电极加压装置；加热保温装置中部设有加热筒2，加热筒2两端开口；加热电极包括上电极装置3、下电极装置4，真空炉壳1顶部设有上电极装置3，上电极装置3设有穿过真空炉壳1伸入加热筒2的上电极杆，上电极杆包括上导电杆5、与上导电杆5连接的上石墨压头6，真空炉壳1底部设有下电极装置4，下电极装置4设有穿过真空炉壳1伸入加热筒2的下电极杆，下电极杆包括下导电杆7、与下导电杆7连接的下石墨压头8；上石墨压头6、下石墨压头8同轴设置且二者之间形成压缩空间9；电极加压装置包括电极升降装置10，电极升降装置10与上导电杆5或下导电杆7连接。

加热筒2为石墨筒，加热保温装置包括不锈钢外筒11、设于不锈钢外筒11内的加热筒2，加热筒2与不锈钢外筒11之间设有石墨保温层，不锈钢外筒11与真空炉壳1固定连接，不锈钢外筒11与真空炉壳1内壁之间设有隔热空间12。

上电极杆、下电极杆在加热筒2内相对移动并连接短路后形成加热回路，加热回路在加热筒2内形成不低于2600℃的加热环境。

上电极装置3与真空炉壳1通过法兰连接绝缘固定，上导电杆5前端连接上石墨压头6，上石墨压头6前端设有一个石墨块13，上导电杆5内设有电极水管，上导电杆5后端设有与电极水管连通的电极水冷接头14，电极水冷接头14与外部循环冷却水路连通，上导电杆5设有电极连接板15。

下导电杆7一端连接下石墨压头8，下石墨压头8前端设有多个石墨块13，下导电杆7内设有电极水管，下导电杆7另一端设有电极连接板15以及与电极水管连通的电极水冷接头14，电极水冷接头14与外部循环冷却水路连通，电极水冷接头14连接电木板16。

电极升降装置10设于真空炉壳1底部，电极升降装置10与下导电杆7连接，上石墨压头6的底部最低位置位于加热筒2内，下石墨压头8的顶部最高位置位于加热筒2内，下石墨压头8的顶部最低位置位于真空炉壳1底部外侧。

下导电杆7底部设有电极水冷接头14，电极水冷接头14连接电木板16，电木板16通过螺栓连接传感器压头17，传感器压头17与电极升降装置10连接。

传感器压头17设有导向装置，导向装置包括向传感器压头17两侧伸长的导向板18、与导向板18可移动连接的竖直导向杆19。

电极升降装置10与上导电杆5或下导电杆7连接形成一个固定端、一个移动加压端，固定端与移动加压端接触加压产生不小于1600Kg的压力。

电极升降装置10包括电动丝杆升降机20、竖直导向杆19、导向板18，下电极杆与导向板18连接，导向板18与竖直导向杆19可移动连接。

本实用新型工作流程：通过制浆、涂布生产设备生产获得粗品石墨烯导热膜后，本方案的下石墨压头8通过电极升降装置10下降至真空炉壳1底部外露，粗品石墨烯导热膜可放置在下石墨压头8上，然后通过电极升降装置10将粗品石墨烯导热膜送入加热筒2内，封闭设备，真空发生装置持续对设备内部抽真空处理；

第一阶段加热采用加热筒2加热，第一阶段加热完成400℃以下预还原过程为，首先以10min时间升至80℃，保温60min；再以2 ℃ /min升温至400℃，保温60min；

第二阶段加热采用大电流短路加热，下石墨压头8向上石墨压头6移动并在相互顶紧后短路连通，进行第二阶段加热并同时对粗品石墨烯导热膜施加压力，以红外测温装置测量温度，2小时内加热筒2内的温度由400℃升至2600℃，压力由初始100kg逐步加到1400~1600kg，粗品石墨烯导热膜承受压强为2.9MPa-3.1 MPa；

在完成碳化、石墨化、平压合并工艺并自然降温至常温后，电极升降装置10再次将下石墨压头8下降至真空炉壳1底部外露，工作人员就可取出平压后的石墨烯导热膜。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，包括真空炉壳，真空炉壳设有炉门，真空炉壳内腔连通真空发生装置，其特征在于：所述的真空炉壳内设有加热保温装置、加热电极及电极加压装置；

所述的加热保温装置中部设有加热筒，所述的加热筒两端开口；

所述的加热电极包括上电极装置、下电极装置，所述的真空炉壳顶部设有上电极装置，所述的上电极装置设有穿过真空炉壳伸入加热筒的上电极杆，所述的上电极杆包括上导电杆、与上导电杆连接的上石墨压头，所述的真空炉壳底部设有下电极装置，所述的下电极装置设有穿过真空炉壳伸入加热筒的下电极杆，所述的下电极杆包括下导电杆、与下导电杆连接的下石墨压头；

所述的上石墨压头、下石墨压头同轴设置且二者之间形成压缩空间；

所述的电极加压装置包括电极升降装置，所述的电极升降装置与上导电杆或下导电杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的加热筒为石墨筒，所述的加热保温装置包括不锈钢外筒、设于不锈钢外筒内的加热筒，所述的加热筒与不锈钢外筒之间设有石墨保温层，所述的不锈钢外筒与真空炉壳固定连接，所述的不锈钢外筒与真空炉壳内壁之间设有隔热空间。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的上电极杆、下电极杆在加热筒内相对移动并连接短路后形成加热回路，所述的加热回路在加热筒内形成不低于2600℃的加热环境。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的上电极装置与真空炉壳通过法兰连接绝缘固定，所述的上导电杆前端连接上石墨压头，所述的上石墨压头前端设有一个石墨块，所述的上导电杆内设有电极水管，所述的上导电杆后端设有与电极水管连通的电极水冷接头，所述的电极水冷接头与外部循环冷却水路连通，所述的上导电杆设有电极连接板。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的下导电杆一端连接下石墨压头，所述的下石墨压头前端设有多个石墨块，所述的下导电杆内设有电极水管，所述的下导电杆另一端设有与电极水管连通的电极水冷接头，所述的电极水冷接头与外部循环冷却水路连通，所述的电极水冷接头连接电木板。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的电极升降装置设于真空炉壳底部，所述的电极升降装置与下导电杆连接，所述的上石墨压头的底部最低位置位于加热筒内，所述的下石墨压头的顶部最高位置位于加热筒内，所述的下石墨压头的顶部最低位置位于真空炉壳底部外侧。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的下导电杆底部设有电极水冷接头，所述的电极水冷接头连接电木板，所述的电木板通过螺栓连接传感器压头，所述的传感器压头与电极升降装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的传感器压头设有导向装置，所述的导向装置包括向传感器压头两侧伸长的导向板、与导向板可移动连接的竖直导向杆。

9.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的电极升降装置与上导电杆或下导电杆连接形成一个固定端、一个移动加压端，所述的固定端与移动加压端接触加压产生不小于1600Kg的压力。

10.根据权利要求1所述的一种石墨烯导热膜生产烧结设备加热加压电极，其特征在于：所述的电极升降装置包括电动丝杆升降机、竖直导向杆、导向板，所述的下电极杆与导向板连接，所述的导向板与竖直导向杆可移动连接。