一种高温高真空电阻炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高温高真空电阻炉。该电阻炉由电控柜、炉体、发热体、隔热屏、分子泵和干泵等零部件组成。该电阻炉结构科学且合理、真空性能和均温性能好的实验用高温真空炉，解决了透明陶瓷制备过程中由于加热器挥发造成材料污染的问题，同时实现了高温下的高真空获得，特别适合对于制备高性能透明陶瓷烧结所用。可实现冷态极限真空可达8*10-6Pa，系统漏率≤1×10-6Pa·L/S.，在高温下(1500℃-1900℃)真空5.8*10-5Pa的技术指标。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术专利技术涉及ー种高温加热真空设备，采用纯度>99. 5%钨作为加热器，纯度> 99. 5%薄钨片作为隔热屏设计，适合于粉末冶金、难熔金属、透明陶瓷制备等需要进行高温高真空烧结的材料制备领域。属于エ业上高温真空烧结设备ー类。
技术介绍
闻温和闻真空是一对矛盾的关系，在闻温下很难保证闻的真空度，闻温下加热兀件、隔热屏、不锈钢件、铜材都有气体放出，这对获得高温下高真空极其不利。为了得到在高温下有较高的真空度，这就要求真空腔体结构、密封结构、法兰连接设计要科学、合理。法兰面不能完全用传统的胶圈密封。因为胶圈密封高温下胶圈本身要放出气体，而且气体分子会从胶圈连接的法兰面渗漏。要想获得较高的真空度必须改用刀ロ设计、无氧铜密封各个 法兰面以減少高温下材料放气和微渗漏。这样可以保证真空腔体有极小的漏率而获得较高的真空度。要想获得高温下温场±5°C的均匀性就必须对加热体、隔热屏进行合理的设计，目前国内没有一家企业能同时完成高温、高真空这两个技术指标的设计工作。本所联合西部金属材料有限公司和中科院沈阳科学仪器有限公司这两家企业完成了这两个技术指标的设计要求。本所提供设计构想和图纸，结合两家企业的优势，由西部金属材料有限公司负责高温温场±5°C均匀性设计指标这ー块；中科院沈阳科学仪器有限公司负责高真空设计指标这ー±夹，设备验收实现了冷态极限真空8*10_6Pa，系统漏率彡IXlO-6Pa · L/S.，在高温下(1500°C -1900°C)真空5. 8 X KT5Pa的技术指标，在1800°C温度均温性达到±2°C的技术指标而优于设计指标。
技术实现思路
本技术专利技术的目的是要提供一种结构科学且合理、真空性能和均温性能好的实验用高温真空炉，解决了透明陶瓷制备过程中由于加热器挥发造成材料污染的问题，同时实现了高温下的高真空获得，特别适合对于制备高性能透明陶瓷烧结所用。为了实现上述目的，本技术采取以下设计方案1、真空系统由无油半导体干泵作为前级泵和分子泵作为次级泵组合模式从源头去除油泵的污染；2、法兰面采用刀ロ设计、无氧铜密封減少微渗漏，有利于高温下高真空的获得；3、加热器采用三相Y形一区加热设计，选用纯度>99. 5%钨丝编织成网，三根电极由钨条焊接在钨丝网而成，采用编织网结构是为了減少加热器表面热负荷，有利于获得高温；4、隔热屏由9层O. 3_厚的钨片拼接而成，侧屏(6)由6根钨杆悬挂固定在外不锈钢桶上，屏与屏之间采用钨丝缠绕分隔5-8mm间隙，留有一定的热膨胀余量，上下屏(7-8)采取阶梯式结构达到和侧屏(6)紧密结合，防止炉腔内热辐射热量从连接处流失，有利于获得均匀的温场分布，同时减少了高温下屏的形变，钨片经过酸洗和碱洗表面抛光处理，減少材料挥发和増加反射效果；5、紫铜管内水冷方式減少了高温下外侧不锈钢桶的形变和快速降温的作用。6、控温系统采用ニ根热电偶，两支热电偶均可以用于测温和控温，通过继电器、温控表进行ー只控温和一只监测温度的自动转换，保证控温的可靠性；7、充放气系统由可调节上下限的压カ表、电磁阀和继电器以及PLC控制系统组成，通过PLC传递信号控制电磁阀的开合，实现充气和放气；充气接ロ(18)从顶部通过供气管与供气源相连，底部通过放气阀(19)排出气体。附图说明附图I是本技术实施例的总体结构示意图。图中1、电控柜2、变压器3、铜电极4、炉体5、炉盖6、侧屏7、上隔热屏8、底屏9、手提小屏10、钨发热体11、干泵12、分子泵13、内水冷铜管进出口 14、炉体进水口 15、炉体出水ロ 16、炉盖进水口 17、炉盖出水ロ 18、气路进气ロ 19、气路出气ロ 20、电极水冷进出口21、侧壁热电偶22、底部热电偶23、料架底座24、料架支撑杆25、坩埚26、升降杆27、电机28、台面支架具体实施方式以下结合附图I对本专利技术进ー步进行阐述和说明。在附图中，本实验用的小型真空炉主体由电控柜I、炉体4、发热体10、隔热屏6-9、干泵11、分子泵12、充放气接ロ 18-19、水冷进出接ロ 13-17等组成。特征在于所述的电控柜I通过电缆和变压器2连接到炉体4上的铜电极3上，通过电控柜I由PLC、触摸屏、一系列电器元器件组成，对设备运行程序进行智能化控制对钨发热体10进行加热实验。铜电极3上采用水冷20方式带走内部电极杆传导出来的热量。所述的炉子为顶开式，通过电机27控制升降杆26上下运动实现炉盖5的自由升降，打开或关闭炉盖5 ;炉顶盖上设有气路进ロ 18实现对炉体的充气操作，冷却水进出接ロ 16和17对炉盖进行冷却。炉体4上设置有电阻规和电离规管与电控柜连接监测炉内真空度，气路出气ロ 19设置在炉体4底部，内部水冷铜管接ロ通过13进出炉体底部，实现对内不锈钢桶的冷却；侧壁热电偶21和底部热电偶22对发热体4进行温度控制和监测，二者可以通过电器控制系统实现自动转换。炉子整体固定在台面支架28上。所述的真空系统由干泵11和分子泵12通过抽真空专用接ロ和炉体4相连实现对炉子真空作业。变压器2干泵11分子泵12和进出水管以及气路电缆置于台面支架28底部，节约设备占地空间，使得设备紧凑、美观。工作时，电机27开启炉盖5，放在坩埚25中实验样品通过上活动手提小屏9放入由三根钨杆支撑的料架24上，料架支撑杆固定在炉体料架底座23上通过陶瓷隔离实现对炉体的隔热，減少热传导。权利要求1.ー种高温高真空电阻炉，由电控柜(I)、炉体(4)、发热体(10)、隔热屏(6-9)、干泵(11)、分子泵(12)、充放气接ロ(18-19)、水冷进出接ロ(13-17)等组成，其特征在于 a.电控柜(I)由PLC、触摸屏、继电器、功率调压器、变压器、空气开关、交流互感器、温控仪表等电器元器件实现设备的智能化控制； b.炉子是由炉体(4)和炉盖(5)构成，通过升降电机(27)开合炉盖，活动手提小屏(9)放置坩埚(25)在载料架上，炉盖上设置有冷却水进出接ロ( 16-17)，充保护性气体接ロ(18);炉体上设有真空压カ表、热电偶(21-22)、放气阀(19)、三相电极连接座(3)、电极水冷进出口(20)、炉体循环冷却水进出接ロ(14-15)、内冷却水进出开ロ(13)以及抽真空专用接头。炉子固定在不锈钢台面(28)上； c.发热体(10)采用三相Y形一区加热设计，由纯度>99. 5%，直径I. 5mm的钨丝编织成网状结构，三根电极由钨条分隔120度焊接在钨丝网上而成； d.隔热屏(6-9)由纯度彡99.5%钨片拼接而成，含侧屏、上下屏，上下屏均通过法兰同侧屏连接成一体，其中上屏中心开ロ，制作ー个小活动屏(9)，用于装出料，炉胆外侧及上下屏不锈钢外表面缠绕紫铜管用于内部隔热屏外层不锈钢炉胆冷却，通过炉底进出炉体； e.炉体侧壁中心及炉底中心开有两个热电偶孔(21-22)，控温系统采用ニ根热电偶，两支热电偶均可以用于测温和控温，通过继电器、温控表进行ー只控温和一只监测温度的自动转换； f.炉子开孔部位采用刀ロ结构，无氧铜圈密封，由干泵(11)作为前级泵和分子泵(12)作为次级泵组合成真空系统。2.根据权利要求I所述的高温高真空电阻炉，其特征在于所述的充放气系统由可调节上下限的压カ表、电磁阀和继电器以及PLC控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高真空电阻炉，由电控柜（1）、炉体（4）、发热体（10）、隔热屏（6？9）、干泵（11）、分子泵（12）、充放气接口（18？19）、水冷进出接口（13？17）等组成，其特征在于：a.电控柜（1）由PLC、触摸屏、继电器、功率调压器、变压器、空气开关、交流互感器、温控仪表等电器元器件实现设备的智能化控制；b.炉子是由炉体（4）和炉盖（5）构成，通过升降电机（27）开合炉盖，活动手提小屏（9）放置坩埚（25）在载料架上，炉盖上设置有冷却水进出接口（16？17），充保护性气体接口（18）；炉体上设有真空压力表、热电偶（21？22）、放气阀（19）、三相电极连接座（3）、电极水冷进出口（20）、炉体循环冷却水进出接口（14？15）、内冷却水进出开口（13）以及抽真空专用接头。炉子固定在不锈钢台面（28）上；c.发热体（10）采用三相Y形一区加热设计，由纯度≥99.5%，直径1.5mm的钨丝编织成网状结构，三根电极由钨条分隔120度焊接在钨丝网上而成；d.隔热屏（6？9）由纯度≥99.5%钨片拼接而成，含侧屏、上下屏，上下屏均通过法兰同侧屏连接成一体，其中上屏中心开口，制作一个小活动屏（9），用于装出料，炉胆外侧及上下屏不锈钢外表面缠绕紫铜管用于内部隔热屏外层不锈钢炉胆冷却，通过炉底进出炉体；e.炉体侧壁中心及炉底中心开有两个热电偶孔（21？22），控温系统采用二根热电偶，两支热电偶均可以用于测温和控温，通过继电器、温控表进行一只控温和一只监测温度的自动转换；f.炉子开孔部位采用刀口结构，无氧铜圈密封，由干泵（11）作为前级泵和分子泵（12）作为次级泵组合成真空系统。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹永革，郭旺，黄秋凤，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：实用新型
国别省市：