一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体及其制备方法，属于高温炉用发热体技术领域。首先对碳纤维预制体采用电耦合化学气相沉积(E‑CVI)工艺进行增密，制备成碳/碳(C/C)复合材料发热体胚体，经机械加工后，采用化学气相沉积(CVD)工艺在发热体表面沉积热解碳涂层，最后进行高温纯化处理。该方法具有制备周期短、成本低、能耗小等特点。该方法制备的发热体密度≥1.6g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体及其制备方法
:本专利技术涉及高温炉用发热体
，具体涉及一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体及其制备方法，所制备的发热体既适用于高温真空熔炼炉也适用于其他高温工业炉。
技术介绍
:高温真空熔炼炉是熔炼高温合金等金属的主要设备，使用温度高达1600℃，圆筒形电阻发热体的壁较薄，以满足对电阻值的要求。石墨材料因本身力学性能低、机械强度差、易损坏、使用寿命短等缺点，不适合制备薄壁圆筒形发热体。碳/碳(C/C)复合材料具有高温强度大、密度低、抗热震、膨胀系数小、导热、导电性能好、可设计性等特点，是制备薄壁高温发热体的理想材料。CVI工艺是制备C/C复合材料的主要工艺，是碳氢气体在高温下裂解，在碳纤维表面沉积碳基体的一种工艺，其特点是基体结晶性好、强度高、耐高温、耐烧蚀、耐侵蚀、化学稳定性好，升温过程无挥发。但是采用CVI工艺沉积的工件表面易结壳，需几次加工去壳，该工艺同时具有周期长、制备成本高等缺点。E-CVI是在CVI的基础上通过引入电磁场来加快沉积效率，使得材料的制备周期大大缩短，所制C/C材料同样具有强度大、电阻稳定等特点。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体的制备方法，其特征在于：该方法首先对碳纤维预制体采用E‑CVI工艺进行增密处理，制备成碳/碳复合材料发热体胚体；碳/碳复合材料发热体胚体经机械加工后获得碳/碳发热体，再采用化学气相沉积工艺在碳/碳发热体表面沉积热解碳涂层，最后经高温纯化后获得所述表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体。

【技术特征摘要】
1.一种表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体的制备方法，其特征在于：该方法首先对碳纤维预制体采用E-CVI工艺进行增密处理，制备成碳/碳复合材料发热体胚体；碳/碳复合材料发热体胚体经机械加工后获得碳/碳发热体，再采用化学气相沉积工艺在碳/碳发热体表面沉积热解碳涂层，最后经高温纯化后获得所述表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体。2.根据权利要求1所述的表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)界面层制备：采用等温CVI工艺，将碳纤维预制体置于CVI炉中沉积热解碳，在碳纤维预制体上制备厚度为0.4～2μm的热解碳界面层；(2)利用E-CVI工艺制备碳/碳复合材料发热体胚体，过程为：将步骤(1)制得的表面有界面层的碳纤维预制体置于带有水冷壁的E-CVI炉中沉积碳基体，获得碳/碳复合材料发热体胚体，整体密度控制在1.55～1.60g/cm3之间；(3)机械加工：将步骤(2)制备好的碳/碳复合材料发热体胚体按照产品要求进行加工，制得所需形状和尺寸的碳/碳发热体；(4)热解碳涂层制备：采用化学气相沉积工艺，将步骤(3)加工成型后的碳/碳发热体置于CVD炉中沉积热解碳涂层，以封闭碳/碳发热体表面孔隙，得到所述表面具有热解碳涂层的碳/碳发热体；通过控制沉积时间使发热体的终密度≥1.6g/cm3；(5)高温纯化：将步骤(4)制备的表面具有热解碳涂层的碳/碳发热体置于高温纯化炉中进行纯化处理，得到表面具有热解碳涂层的碳/碳发热体成品。3.根据权利要求2所述的表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料发热体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳纤维预制体为筒状结构，按照发热体形状和性能要求制成，碳纤维预制体采用2D针刺结构；碳纤维预制体的体积密度一般要求在0.4～0.6g/cm3之间。4.根据权利要求2所述的表面具有热解碳涂层的碳/碳复合材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤素芳，黄宏涛，庞生洋，王永才，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21