專利名稱：一種高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)碳化硅制品的方法，尤其涉及一種高溫重結(jié)晶碳化 硅電熱元件的生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景現(xiàn)有高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法是采用我國(guó)六十年代生產(chǎn)碳化 硅制品——硅碳棒的方法，其生產(chǎn)步驟如下先熬制瀝青，以熬制的瀝青做為粘合劑；混料，選用粒度在60#-180#之間的三種碳化硅；對(duì)輥；成型，將對(duì)輥好的片狀料放在一個(gè)鐵盤內(nèi)，運(yùn)送到液壓機(jī)料筒內(nèi)，先進(jìn)行兩遍預(yù)壓后， 確認(rèn)均勻后安裝計(jì)劃模具，成型需要的規(guī)格、長(zhǎng)度，由于成型模具是加熱的，溫度控制在10(TC以下，所以從模具壓出的生制品，先放入水池內(nèi)，待冷卻變 硬；整形，由于瀝青做粘合劑的生制品成型后放入涼水池中變硬，所以生制 品的直度必須經(jīng)過(guò)烤箱溫度60'C的烘烤整形，放在用大理石做成的整形平板 臺(tái)上，用木板一支支用力推平、推園，保證了產(chǎn)品的園度和直度，當(dāng)生制品 經(jīng)過(guò)整形后放在一個(gè)用大槽鋼制成的鐵槽內(nèi)放涼，確保生制品不再?gòu)澢凰?燒，把整形過(guò)的生制品按照不同規(guī)格比例，裝入耐火筒內(nèi)，生制品的周圍及 生制品的內(nèi)孔全部裝入充填料，充分是生制品在素?zé)^(guò)程中不變形，把裝有 生制品的耐火筒一個(gè)個(gè)裝入倒焰窯內(nèi)，用煤做燃料按照素?zé)郎厍€入溫， 時(shí)間48小時(shí)最高溫度125(TC;燒結(jié)，素?zé)蟮乃刂破贩譃榘l(fā)熱部和端部?jī)?種，素制品端部放在一個(gè)用石墨做成的石墨舟內(nèi)，裝埋料推入180(TC的燒結(jié) 爐內(nèi)燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間100分鐘，是素制品在燒結(jié)爐內(nèi)與硅粉反應(yīng)達(dá)到端部較 小電阻的狀態(tài)；素制品發(fā)熱部用埋燒式，裝入用耐火磚砌成的耐火磚爐床上， 用黑色碳化硅和石墨焦及石英砂混合料，把素制品埋入電燒爐內(nèi)按照升溫曲 線升溫，時(shí)間為24小時(shí)，用電量3500度，溫度230(TC左右，促進(jìn)素制品在爐內(nèi)硅化透，變成一次電熱品； 一次電燒制品在進(jìn)行二次上爐滲硅前，先在煤焦油里煮一個(gè)小時(shí)，為是一次品的氣孔內(nèi)灌入煤焦油增大棒體內(nèi)碳量，便 于二次硅化過(guò)程中體積密度更好，達(dá)到緩慢氧化的目的，把一次電燒后的一 次品經(jīng)過(guò)滲碳，裝入二次埋燒爐內(nèi)，裝爐方法和料調(diào)整比例不大，燒成時(shí)間24小時(shí)，溫度260(TC，耗電4200度左右，燒成二次品主要是完成電阻的定 位，待產(chǎn)品冷卻后扒開(kāi)爐子測(cè)試半成品電阻，合格品進(jìn)入下道環(huán)節(jié)粘接；粘 接，經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接 料粘到一塊，送入烤箱，溫度為18(TC，時(shí)間為8小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成品進(jìn) 入焊接工序，爐溫190(TC，時(shí)間10分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱測(cè) 電阻值，測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝?，F(xiàn)有的工藝過(guò)程復(fù)雜，流程線長(zhǎng)、設(shè)備運(yùn) 行過(guò)程中，不可預(yù)測(cè)的因素很多；涉及到的原材料和輔助材料較多，碳化硅 電熱元件主要是以電阻發(fā)熱的元件，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中由于埋燒工藝落后， 技術(shù)控制范圍大，產(chǎn)品在電燒爐內(nèi)高溫硅化不均勻，電阻離散程度差，這就 直接影響到了產(chǎn)品的合格率，增大了成本的投入；另外，生制品較變成素制 品時(shí)，采用的設(shè)備和耐火材料與企業(yè)的倒焰窯一樣，溫度為120CTC，需要用 煤來(lái)加熱，耗能大，周期長(zhǎng)，對(duì)周圍環(huán)境污染特別嚴(yán)重，產(chǎn)品的彎曲度很難 控制，電阻老化快；另外，由于采用瀝青為粘合劑的生制品成型后放入涼水 池中易變硬，因此，生制品的直度必須經(jīng)過(guò)烤箱溫度6(TC的烘烤整形，過(guò)程 較為復(fù)雜。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的 生產(chǎn)方法，以簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種高溫結(jié)晶碳化硅 電熱元件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟以綠色碳化硅組合為原料，用攪拌機(jī) 攪拌混料5—IO分鐘，混合均勻；加入粘合劑，攪拌15—45分鐘；將攪拌好的原料直接裝入液壓料筒內(nèi)進(jìn)行打制和抽真空，真空度不低于0. 09Mpa，下壓成型制得生制品；將成型的生制品推入烘箱內(nèi)烘烤，使粘合劑揮發(fā)排濕，使 生制品素制化變硬，烤箱溫度為60-180°C，烘烤時(shí)間為6-15小時(shí)；經(jīng)烘烤的 制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)，燒結(jié)溫度為2300-2750°C，燒結(jié)時(shí)間為90-120分鐘; 經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接料粘 到一塊，送入烤箱，溫度為180—200°C，時(shí)間為6—9小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成 品進(jìn)入焊接工序，爐溫1850—195CTC，時(shí)間8—12分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié) 合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱測(cè)電阻值，測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝。綠色碳化硅組合與粘合劑之間的重量配比為0.85: (44.5—45)。 所述的綠色碳化硅組合包括粒度為20#—120#之間的六種碳化硅與兩種 微粉。所述的20#—120#之間的六種碳化硅優(yōu)選粒度分別為24ft， 36#， 46#， 60#， 80#， 120#，其之間的重量配比為24#: 36#: 46#: 60#: 801 120#二 (14—16) :(4—6) :(15—17) :(2—4) :(4—6) :(1—3)。所述的兩種微粉分別為CE5s和CG100F，兩者之間的重量配比為CE5s: CG100F 二 (7-9) : 1。所述的綠色碳化硅組合中，粒度為20#—120#的六種綠色碳化硅所占的重 量百分含量為50—60%，微粉所占的重量百分含量為40%—50%。所述的粘合劑為甲基類化合物與聚乙烯的聚合物。所述的粘合劑優(yōu)選為羥丙基甲基纖維素FMc60190或聚乙烯醇PVAZZ0S。本發(fā)明的方法采用聚乙烯類化合物為粘合劑，在燒制過(guò)程中沒(méi)有污染周 置環(huán)境的氣體揮發(fā)，較為環(huán)保；本發(fā)明采用20#—120tt之間的六種不同粒度的 碳化硅及兩種碳化硅微粉為原料，綠碳化硅微粉呈綠色，晶體結(jié)構(gòu)，硬度高， 切削能力較強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，導(dǎo)熱性能好，顯微硬度3280-3400 kg/mm2， 可做固結(jié)及涂附磨具，自由研磨拋光等。適合加工鑄鐵、硬質(zhì)合金、鈦合金、 高速鋼等。還可研磨玻璃、陶瓷、石材、瑪瑙及高級(jí)珠寶玉器等非金屬材料， 并且能制造高級(jí)耐火材料、加熱元件和熱能元件。本發(fā)明的生產(chǎn)方法過(guò)程大大簡(jiǎn)化，從而大大縮短了生產(chǎn)周期， 一批產(chǎn)品若按現(xiàn)有的生產(chǎn)方法加工需要 用時(shí)一個(gè)月，而采用本發(fā)明的方法只需要用時(shí)4天，生產(chǎn)效率大大提高；另 外，產(chǎn)品的發(fā)熱溫度有現(xiàn)有方法的1450。C提升到本發(fā)明的160CTC，產(chǎn)品電阻 合格率有現(xiàn)有方法的60%提高到本發(fā)明的98%;另外，本發(fā)明的設(shè)備控制簡(jiǎn)單、 準(zhǔn)確，提高了產(chǎn)品成品率，降低了生產(chǎn)成本投入，為企業(yè)帶來(lái)的效益非常明 顯，具有很好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本發(fā)明的原料是采用粒度為24目、36目、46目、60目、80目和120目 的六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅和兩種碳化硅微粉，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅各組合之間的配比為24目36目46目60目80目120目二14: 4: 15: 2:4: 1，兩種微粉分別為CE5s: CG100F =7: 1，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅的重 量百分含量為50%，碳化硅微粉的重量百分含量為50%,用攪拌機(jī)混料6分鐘， 混合均勻；加入聚乙稀類化合物——羥丙基甲基纖維素做為粘合劑，其中， 綠色碳化硅組合與粘合劑的重量配比為0.85: 45，攪拌25分鐘；把攪拌好的 原料直接裝入200噸的液壓料筒內(nèi)進(jìn)行打制和抽真空，真空度要求0.09 Mpa 以上，綠色碳化硅組合與粘合劑混合料分四次裝入料筒，每次打制時(shí)間為3 分鐘；下壓成型得到生制品；將制得的生制品直接放在用鋼管做成的分層小 車上推入烘箱內(nèi)烘烤，使化學(xué)粘合劑揮發(fā)排濕，使生制品素制化變硬，烤箱 溫度9(TC，烘烤時(shí)間15小時(shí)；經(jīng)烘烤的制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)溫度200(TC， 時(shí)間120分鐘；經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂 調(diào)成的粘接料粘到一塊，送入烤箱，溫度為15(TC，時(shí)間為9小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤 的粘成品進(jìn)入焊接工序，爐溫185(TC，時(shí)間12分鐘，促使粘接料在高溫下硅 化，使產(chǎn)品焊口與半成品渾然一體，不易斷裂；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行熱測(cè)電阻值，測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝。 實(shí)施例2本發(fā)明的原料是采用粒度為24目、36目、46目、60目、80目和120目 的六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅和兩種微粉，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅各組合之間的 配比為24目36目46目60目80目120目=15: 5: 16: 3: 5: 2， 兩種微粉分別為CE5s: CG100F =8: 1，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅占60%,碳 化硅微粉占40%，用攪拌機(jī)混料5分鐘，混合均勻；加入聚乙稀類化合物—— 羥丙基甲基纖維素做為粘合劑，攪拌25分鐘；把攪拌好的原料直接裝入200 噸的液壓料筒內(nèi)進(jìn)行打制和抽真空，真空度為0.09 Mpa，綠色碳化硅組合與 粘合劑混合料分四次裝入料筒，每次打制時(shí)間為5分鐘，下壓成型得到生制 品；將制得的生制品直接放在用鋼管做成的分層小車上推入烘箱內(nèi)烘烤，使 化學(xué)粘合劑揮發(fā)排濕，使生制品素制化變硬，烤箱溫度IO(TC，烘烤時(shí)間12 小時(shí)，經(jīng)烘烤的制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)，溫度250(TC，時(shí)間80分鐘；經(jīng)過(guò)燒 結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接料粘到一 ±央，送入烤箱，溫度為17(TC，時(shí)間為8小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成品進(jìn)入焊接工 序，爐溫190(TC，時(shí)間10分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱測(cè)電阻值， 測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝。實(shí)施例3本發(fā)明的原料是采用粒度為24目、36目、46目、60目、80目和120目 的六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅和兩種微粉，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅各組合之間的配比為24目36目46目60目80目120目=16: 6: 17: 4: 6: 3，兩種微粉分別為CE5s: CG100F =9: 1，其中六種優(yōu)質(zhì)綠色碳化硅所占的重量 百分含為55%，碳化硅微粉所占的重量百分含量為45%,用攪拌機(jī)混料6分鐘， 混合均勻；加入聚乙稀醇做為粘合劑，攪拌35分鐘；把攪拌好的原料直接裝 入200噸的液壓料筒內(nèi)進(jìn)行打制和抽真空，真空度為O.IO Mpa，綠色碳化硅 組合與粘合劑混合料分四次裝入料筒，每次打制時(shí)間為10分鐘，下壓成型得 到生制品；將制得的生制品直接放在用鋼管做成的分層小車上推入烘箱內(nèi)烘 烤，使化學(xué)粘合劑揮發(fā)排濕，使生制品素制化變硬，烤箱溫度18(TC，烘烤時(shí)間15小時(shí)，經(jīng)烘烤的制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)，溫度275(TC，時(shí)間120分鐘； 經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接料粘 到一塊，送入烤箱，溫度為20(TC，時(shí)間為9小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成品進(jìn)入焊 接工序，爐溫195(TC，時(shí)間12分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，進(jìn)行熱測(cè)電阻值，測(cè)好 后送入成品庫(kù)包裝。最后所應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案， 盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和 范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟以綠色碳化硅組合為原料，用攪拌機(jī)攪拌混料5-10分鐘，混合均勻；加入粘合劑，攪拌15-45分鐘；將攪拌好的原料直接裝入液壓料筒內(nèi)進(jìn)行打制和抽真空，真空度不低于0.09Mpa，下壓成型制得生制品；將成型的生制品推入烘箱內(nèi)烘烤，使粘合劑揮發(fā)排濕，使生制品素制化變硬，烤箱溫度為60-180℃，烘烤時(shí)間為6-15小時(shí)；經(jīng)烘烤的制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)，燒結(jié)溫度為2300-2750℃，燒結(jié)時(shí)間為90-120分鐘；經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接料粘到一塊，送入烤箱，溫度為180-200℃，時(shí)間為6-9小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成品進(jìn)入焊接工序，爐溫1850-1950℃，時(shí)間8-12分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱測(cè)電阻值，測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征 在于綠色碳化硅組合與粘合劑之間的重量配比為0.85: (44.5—45)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述的綠色碳化硅組合包括粒度為20#—120#之間的六種碳化硅與兩種 碳化硅微粉。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述的20#—120#之間的六種碳化硅優(yōu)選粒度分別為24tt， 36#， 46#， 60#， 80#， 120#，其之間的重量配比為24#: 36#: 46#: 60#: 80#: 120#=(14—16) :(4—6) :(15—17) :(2—4) : (4—6) : (1—3)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征 在于所述的兩種微粉分別為CE5s和CG100F，兩者之間的重量配比為CE5s: CG100F 二 (7—9) : 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3—5中任一條所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn) 方法，其特征在于所述的綠色碳化硅組合中，粒度為20ft—120tt的六種綠色 碳化硅所占的重量百分含量為50—60%，微粉所占的重量百分含量為40%— 50%。 .
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的粘合劑為甲基類化合物與聚乙烯的聚合物。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的粘合劑優(yōu)選為羥丙基甲基纖維素或聚乙烯醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫結(jié)晶碳化硅電熱元件的生產(chǎn)方法，包括以下步驟以綠色碳化硅組合為原料，用攪拌機(jī)攪拌混料5-10分鐘，混合均勻；加入粘合劑，攪拌15-45分鐘；真空度不低于0.09MPa，下壓成型制得生制品；將成型的生制品推入烘箱內(nèi)烘烤，使粘合劑揮發(fā)排濕，使生制品素制化變硬，烤箱溫度為60-180℃，烘烤時(shí)間為6-15小時(shí)；經(jīng)烘烤的制品直接進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)，燒結(jié)溫度為2300-2750℃，燒結(jié)時(shí)間為90-120分鐘；經(jīng)過(guò)燒結(jié)的產(chǎn)品根據(jù)市場(chǎng)電阻需要將發(fā)熱部與端部通過(guò)樹(shù)脂調(diào)成的粘接料粘到一塊，送入烤箱，溫度為180-200℃，時(shí)間為6-9小時(shí)；經(jīng)過(guò)烘烤的粘成品進(jìn)入焊接工序，爐溫1850-1950℃，時(shí)間8-12分鐘；經(jīng)過(guò)焊后產(chǎn)品，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱測(cè)電阻值，測(cè)好后送入成品庫(kù)包裝。本發(fā)明的設(shè)備控制簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，提高了產(chǎn)品成品率，降低了生產(chǎn)成本投入。
文檔編號(hào)H01C7/00GK101315822SQ200710054458
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者鄭國(guó)軍, 陳章有, 陳鐵森 申請(qǐng)人:鄭州嵩山電熱元件有限公司