一种U型硅碳棒的生产工艺制造技术

一种U型硅碳棒的生产工艺涉及一种U型硅碳棒的生产工艺。主要是为解决现有生产U型硅碳棒发热部的工艺坯体密度不均匀，冷端部电阻率大的问题而发明专利技术的。制作发热体的原料为：F24碳化硅，F36碳化硅，F46碳化硅，F60碳化硅，F80碳化硅，100F碳化硅，5S碳化硅，D3E碳化硅；结合剂为甲基纤维素，聚乙烯醇，甘油为，纯净水；将F24碳化硅，5S碳化硅先干混，混合后与其它湿混；挤压成型，烘干，用碳管炉将发热体烧成。生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；粉料为碳化硅粉，石墨粉、木粉、水；各原料混合，挤压成型，晾晒，烘干，渗硅。优点是坯体密度均匀，冷端部的电阻率小。

【技术实现步骤摘要】
一种U型硅碳棒的生产工艺
：本专利技术涉及一种U型硅碳棒的生产工艺。
技术介绍
：U型硅碳棒可以看成是由两根等直径硅碳棒串联而成，两根发热体下端用一段冷端连接起来。现有生产U型硅碳棒发热部的工艺存在坯体密度不均匀的问题，使坯体成型后产生弹性膨胀和弹性后效现象，这两种现象会导致坯体产生纵向开裂。由于碳化硅在重结晶烧结过程中不产生收缩，产品密度是由生坯密度所决定，因此高致密生坯的制备是生产高性能碳化硅电热元件的先决条件。当物料中结合剂性能差时，也会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。另外现有的冷端部电阻率大，耗能多。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种U型硅碳棒的生产工艺，其生产的发热体坯体密度均匀，坯体不会纵向开裂。选用的结合剂性能好，不会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。冷端部电阻率小，耗能少。上述目的是这样实现的：制作发热体的原料及重量比为：F24碳化硅10kg，F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，5S碳化硅12kg，D3E碳化硅7.5kg；结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；将F24碳化硅10kg，5S碳化硅12kg先在V型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，D3E碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；混料锅必须是白钢材质，避免杂质混入影响硅碳棒性能。使用纯净水目的也是避免引入杂质，结合剂能与碳化硅颗粒表面产生较好的界面结合。减少摩擦帮助颗粒在成型过程中重排，使坯体致密化。将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20Mpa之间；然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2-3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时。用碳管炉将烘干后的发热体烧成，即为重结晶的过程，重结晶温度为2450℃。生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；粉料为碳化硅粉（180目），石墨粉（200目）、木粉（60目）、水；各原料的重量比为：甲基纤维素2kg，聚乙烯醇2kg，碳化硅粉52kg,石墨粉40kg,木粉4kg,水20kg。首先把各种原料按所述比例在混料锅中混合，混合40分钟后就可以成型，用300吨四柱液压机挤压成型，成型后的生坯先晾晒48小时，然后在烘干箱内烘干10个小时，烘干温度为170℃，在170℃条件下再保温4个小时，就可以渗硅了。渗硅采用的金属硅型号是“441”，使用的设备为氮气保护的碳管炉，金属硅的重量是生坯重量的1.2倍，渗硅温度是1850℃，推进速度是每分钟20毫米。发热碳管内径是Φ190mm，发热碳管电阻率是9×10-6Ωm；冷端部碳管电阻率是6×10-6Ωm，渗硅功率是110kw，在冷端部内孔灌满金属硅料，称好重量后，把生坯用硅粒埋起来，一层冷端套管一层硅粒，最后上方铺一层硅粒。这些物料都装在石墨舟里。金属硅的粒度是1-3毫米，化学反应方程式是C+si=sic。反应时间为170分钟，渗硅完成。将发热体和冷端部粘接成整体，然后将粘接好的硅碳棒放入烘干箱，烘干14个小时。将烘干后的硅碳棒放入焊接炉内进行焊接，焊接温度为1700℃左右。本专利技术的优点是：坯体密度均匀，坯体不会纵向开裂。选用的结合剂性能好，不会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。另外重结晶的过程是高温下细颗粒蒸发凝聚在粗颗粒的结合部，将坯体中的粗颗粒晶体结合在一起，形成一个整体。温度过高会导致碳化硅分解，如果烧成温度低会造成结晶少，这样会导致硅碳棒老化加快，寿命缩短。硅碳棒冷端部的电阻率在18-24Ωmm2/m，接上发热体后的比电阻为12：1---15：1。这样消耗在冷端部上的功率非常少，绝大多数的能量集中在发热部，有利于炉温的提升，非常节能，能大大提高发热体的使用寿命，降低客户的生产成本。具体实施方式：制作发热体的原料及重量比为：F24碳化硅10kg，F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，5S碳化硅12kg，D3E碳化硅7.5kg；结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；将F24碳化硅10kg，5S碳化硅12kg先在V型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，D3E碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；混料锅必须是白钢材质，避免杂质混入影响硅碳棒性能。使用纯净水目的也是避免引入杂质，结合剂能与碳化硅颗粒表面产生较好的界面结合。减少摩擦帮助颗粒在成型过程中重排，使坯体致密化。将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20Mpa之间；然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2-3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时。用碳管炉将烘干后的发热体烧成，即为重结晶的过程，重结晶温度为2450℃。生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；粉料为碳化硅粉（180目），石墨粉（200目）、木粉（60目）、水；各原料的重量比为：甲基纤维素2kg，聚乙烯醇2kg，碳化硅粉52kg,石墨粉40kg,木粉4kg,水20kg。首先把各种原料按所述比例在混料锅中混合，混合40分钟后就可以成型，用300吨四柱液压机挤压成型，成型后的生坯先晾晒48小时，然后在烘干箱内烘干10个小时，烘干温度为170℃，在170℃条件下再保温4个小时，就可以渗硅了。渗硅采用的金属硅型号是“441”，使用的设备为氮气保护的碳管炉，金属硅的重量是生坯重量的1.2倍，渗硅温度是1850℃，推进速度是每分钟20毫米。发热碳管内径是Φ190mm，发热碳管电阻率是9×10-6Ωm；冷端部碳管电阻率是6×10-6Ωm，渗硅功率是110kw，在冷端部内孔灌满金属硅料，称好重量后，把生坯用硅粒埋起来，一层冷端套管一层硅粒，最后上方铺一层硅粒。这些物料都装在石墨舟里。金属硅的粒度是1-3毫米，化学反应方程式是C+si=sic。反应时间为170分钟，渗硅完成。将发热体和冷端部粘接成整体，然后将粘接好的硅碳棒放入烘干箱，烘干14个小时。将烘干后的硅碳棒放入焊接炉内进行焊接，焊接温度为1700℃左右。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种U型硅碳棒的生产工艺，其特征是：制作发热体的原料及重量比为：F24碳化硅10kg，F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，5S碳化硅12kg，D3E碳化硅7.5kg；结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；将F24碳化硅10kg，5S碳化硅12kg先在V型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，D3E碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20Mpa之间；然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2‑3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时；用碳管炉将烘干后的发热体烧成，即为重结晶的过程，重结晶温度为2450℃；生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；粉料为碳化硅粉（180目），石墨粉（200目）、木粉（60目）、水；各原料的重量比为：甲基纤维素2kg，聚乙烯醇2kg，碳化硅粉52kg,石墨粉40kg,木粉4kg,水20kg；首先把各种原料按所述比例在混料锅中混合，混合40分钟后用液压机挤压成型，成型后的生坯先晾晒48小时，然后在烘干箱内烘干10个小时，烘干温度为170℃，在170℃条件下再保温4个小时，就可以渗硅了，金属硅的重量是生坯重量的1.2倍，渗硅温度是1850℃，发热碳管电阻率是9×10‑6Ωm；冷端部碳管电阻率是6×10‑6Ωm，渗硅功率是110kw，在冷端部内孔灌满金属硅料，称好重量后，把生坯用硅粒埋起来，一层冷端套管一层硅粒，最后上方铺一层硅粒；这些物料都装在石墨舟里，金属硅的粒度是1‑3毫米，反应时间为170分钟，渗硅完成；将发热体和冷端部粘接成整体，然后将粘接好的硅碳棒放入烘干箱，烘干14个小时，将烘干后的硅碳棒放入焊接炉内进行焊接，焊接温度为1700℃左右。...

【技术特征摘要】
1.一种U型硅碳棒的生产工艺，其特征是：制作发热体的原料及重量比为：F24碳化硅10kg，F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，5S碳化硅12kg，D3E碳化硅7.5kg；结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；将F24碳化硅10kg，5S碳化硅12kg先在V型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与F36碳化硅6.2kg，F46碳化硅2.8kg，F60碳化硅7kg，F80碳化硅7kg，100F碳化硅10.5kg，D3E碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20Mpa之间；然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2-3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时；用碳管炉将烘干后的发热体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬义，朱丽辉，朱学武，李发光，
申请(专利权)人：辽阳宏图碳化物有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21