PL78757B1 - - Google Patents

Description

Sposób zageszczania tworzyw grafitowych przez nasycanie weglem pirolitycznym Przedmiotem wynalazku jest sposób zageszczania tworzyw grafitowych przez nasycanie weglem pirolitycz¬ nym. Sposób moze znalezc szczególne zastosowanie do poprawy wlasnosci drobnych elementów grafitowych o specjalnych przeznaczeniach, takich jak uszczelki grafitowe, kasety grafitowe do stapiania zlacz metal-szklo, anody do lamp elektronicznych, czesci maszyn i urzadzen itp.Znane sposoby zageszczania tworzyw grafitowych polegaja na cisnieniowej impregnacji technicznych gra¬ fitów o gestosciach 1,55—1,65 g/cm3 syciwem smolowym lub pakowym, co pozwala, po kilkakrotnym cyklu nasycania uzyskac produkt o gestosci 1,80 g/cm3. Podobne gestosci uzyskuje sie stosujac do procesu nasycania zywice furanowe, fenolowe i inne. Znane sposoby zageszczania tworzyw grafitowych przez nasycanie weglem pirolitycznym polegaja najczesciej na prowadzeniu procesu pod cisnieniem obnizonym do kilku mm slupa Hg.Niekiedy stosuje sie róznice cisnien, które powoduja wciaganie weglowodoru w uklad porów zageszczanego tworzywa. Przeprowadzano równiez próby zageszczania pod cisnieniem atmosferycznym stosujac weglowodór nierozcienczony gazem obojetnym i odpowiednio niskie temperatury procesu lub weglowodór w strumieniu gazu nosnego.Wada sposobów polegajacych na impregnacji tworzywa cieklym syciwem jest koniecznosc jego koksowania po nasycaniu, co powoduje tworzenie sie nowych poiów w wyniku wydzielania sie gazowych produktów roz¬ kladu syciwa. Z tego samego powodu nic udaje sie uzyskac tymi metodami tworzywa calkowicie nieprzepusz¬ czalnego dla gazów. Sposoby zageszczania tworzyw weglem pirolitycznym stosowane sa dla technicznych grafi¬ tów o gestosciach 1,55-1,65 g/cm3 i ze wzgledu na ograniczona dostepnosc ukladu porów pozwalaja osiagnac gestosc do 1,80 g/cm3. Prowadzenie procesu pod silnie obnizonym cisnieniem, dajace lepsze wyniki, napotyka na duze trudnosci techniczne przy prowadzeniu procesu.Celem wynalazku jest otrzymanie tworzyw grafitowych o gestosciach pozornych przekraczajacych 1,90 g/cm3 poprzez zageszczenie technicznych grafitów weglem pirolitycznym, zas zadaniem technicznym wy¬ nalazku jest opracowanie sposobu zageszczania przez dobranie odpowiednich do zageszczania tworzyw grafito¬ wych oraz opracowanie sposobu prowadzenia procesu i ustalenie optymalnych jego parametrów.2 78757 Zadanie to zostalo zrealizowane przez prowadzenie procesu zageszczania w ten sposób, ze elementy wyko nane z tworzywa grafitowego o gestosci ponad 1,70 g/cm3 charakteryzujacego sie dostepnym ukladem porów umieszcza sie w kwarcowej rurze znajdujacej sie w rurowym piecu nawojowym zapewniajacym na mozliwie dlugim odcinku jednakowa temperature. Przez rure reakcyjna przepuszcza sie argon, który przed wejsciem do reaktora jest oczyszczany. W pluczce z ogrzanymi opilkami miedzianymi usuwa sie tlen, natomiast slady wilgoci wymraza sie stalym C02. Po usunieciu powietrza z rury reakcyjnej wlacza sie ogrzewanie pieca, a gdy tempera¬ tura sie ustali, reguluje sie przeplyw argonu i wpuszcza razem z argonem metan. Proces zageszczania prowadzi sie w temperaturach 875—900°C, przy liniowych szybkosciach przeplywu mieszaniny gazowej przez rure reakcyjna okolo 0,7 cm/sek i stezeniu metanu w mieszaninie okolo 10%obj. W czasie prowadzenia procesów nasycania utrzymuje sie stabilnosc temperatury pieca ±5°C i stabilnosc przeplywów ±0,2 1/godz. Po zakonczeniu procesu zageszczania odcina sie doplyw metanu, wylacza piec, po jego ostygnieciu wyjmuje nasycony element.Zasadnicza korzyscia wynikajaca ze stosowania, wedlug wynalazku, procesu zageszczania tworzyw grafito¬ wych, weglem pirolitycznym z rozkladu metanu jest mozliwosc otrzymywania w ten sposób elementów o ges¬ tosci pozornej ponad 1,90 g/cm3, calkowicie nieprzepuszczalnych dla gazów i posiadajacych znacznie poprawio¬ na wytrzymalosc mechaniczna. W wyniku procesu zageszczania, a nawet pózniejszego powlekania elementu Warstwa wegla pirolitycznego nie ulegaja zmianie ksztalty elementu. Proces moze wiec byc stosowany jako koncowy etap obróbki elementów grafitowych o bardzo nawet skomplikowanych ksztaltach. Elementy poddane procesowi zageszczania latwiej jest obrahiac mechanicznie ze wzgledu na zwiekszona spoistosc ziaren, a tym samym zmniejszone kruszenie sie. Niska stosunkowo temperatura procesu (okolo 900°C) i prowadzenie go pod cisnieniem atmosferycznym sprawia, ze jest to metoda technicznie prosta i nie wymagajaca stosowania urzadzen specjalnych.Sposób zageszczania tworzyw grafitowych o gestosciach ponad 1,75 g/cm3 przez nasycanie weglem piroli¬ tycznym jest blizej objasniony w przykladach wykonania.Przyklad I. Ksztaltki o wymiarach 83x12x6 mm i 83x12x3 mm wykonane z tworzywa grafitowego o gestosci pozornej 1,81 g/cm3 umieszcza sie w rurze kwarcowej znajdujacej sie w nawojowym piecu rurowym.Przez rure przepuszcza sie argon, oczyszczany przed wejsciem do reaktora od sladów tlenu i wilgoci. Po usunieciu powietrza z rury reakcyjnej wlacza sie ogrzewanie pieca, a gdy temperatura sie ustali reguluje sie przeplyw argonu i wpuszcza razem z argonem metan. Temperatura procesu zageszczania wynosi 900°C, natezenie prze¬ plywu mieszaniny gazów 13 1/godz a stezenie metanu w mieszaninie 10,5% obj. W czasie procesu utrzymuje sie stabilnosc temperatury pieca ±5°C i stabilnosc przeplywów gazów ±0,2 1/godz. Po 60 godzinach zageszczania odcina sie doplyw metanu, wylacza piec, a po jego ostygnieciu wyjmuje sie nasycone elementy. Przyrost masy ksztaltki o grubosci 6 mm wynosil 5,1%, a ksztaltki o grubosci 3 mm - 6,4%. Gestosc pozorna ksztaltki 6 mm wynosila po nasyceniu 1,90 g/cm3, a ksztaltki 3 mm - 1,92 g/cm3. Tworzywo poddawane nasycaniu otrzymano przez dwukrotna impregnacje lepiszczem smolowym grafitu technicznego otrzymanego z surowca o uziarnieniu ponizej 40.Przyklad II. Elementy w ksztalcie prostopadloscianu o wymiarach 20x14x14 mm, z wywierconymi otworami o róznej srednicy wykonane z tworzywa grafitowego o gestosci pozornej 1,75 g/cm3 poddaje sie zageszczaniu w sposób opisany w pizykladzie I. Temperatura procesu wynosi 875°C, natezenie przeplywu mieszaniny gazowej 131/godz., stezenie metanu w mieszaninie 10,5% obj. Po 100 godz. zageszczania uzyskuje sie przyrost masy elementów równy 9,9%, a gestosc pozorna równa 1,92 g/cm3.Przyklad III. Elementy podobne jak w przykladzie II wykonane z tworzywa grafitowego o gestosci 1,83 g/cm3 poddaje sie zageszczaniu w sposób opisany w przykladzie I. Temperatura procesu wynosi 875°C, natezenie przeplywu mieszaniny gazów 13 1/godz stezenie metanu w mieszaninie 10,5% obj. Po 60 godz. zagesz¬ czania uzyskuje sie przyrost masy równy 4,8%, a gestosc pozorna równa 1,92 g/cm3. Elementy te pokrywa sie nastepnie warstwa wegla pirolitycznego grubosci 15, prowadzac proces powlekania przez 20 godzin w tempera¬ turze 950°C przy natezeniu przeplywu mieszaniny gazowej 13 1/godz. i stezeniu metanu w mieszaninie 10,5%. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób zageszczania tworzyw grafitowych o gestosci pozornej ponad 1,70 g/cm3 przez nasycanie wegli¬ kiem pirolitycznym z rozkladu gazowych lub cieklych weglowodorów, znamienny tym, ze element wykonany z78757 3 tworzywa grafitowego o gestosci ponad 1,70 g/cm3 charakteryzujacego sie dostepnym ukladem porów, nasyca sie, w szczelnej mrze umieszczonej w piecu elektrycznym, weglem pirolitycznym z termicznego rozkladu metanu rozcienczonego inertnym gazem nosnym, przy czym proces zageszczania prowadzi sie w temperaturze 850—900°C, przy stezeniu metanu w mieszaninie gazów 1—20% objetosciowych i liniowej szybkosci przeplywu mieszaniny gazów przez rure reakcyjna 0,1—5 cm/sek. PL PL