專利名稱：高溫爐用炭/炭板材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫爐用炭/炭板材的制備方法，屬于高溫爐用熱場 材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高溫爐作為粉末冶金等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域、新材料新能源領(lǐng)域及國防工業(yè) 中不可或缺的設(shè)備，得到了廣泛的應(yīng)用。髙溫爐中熱場材料部分多采用石 墨作為功能、結(jié)構(gòu)件，但傳統(tǒng)的石墨材料具有強(qiáng)度低、熱膨脹系數(shù)較大、 使用壽命較低、尺寸有限等原因，而使用受到了一定的限制。隨著科技的 進(jìn)步，致使高溫爐等專用設(shè)備對材料的要求也隨之增高，大尺寸(幅寬>
lm)、壽命長、灰分低、力學(xué)性能優(yōu)異的炭/炭復(fù)合材料正在逐步替代傳統(tǒng) 的石墨材料。
目前，國內(nèi)的高溫爐，尤其是專用設(shè)備，釆用的大尺寸炭/炭板材基本 依賴進(jìn)口，貨源供應(yīng)難以保證，急需一種工藝簡單、低成本的炭/炭板材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種工藝簡單、低成本 的高溫爐用炭/炭板材的制備方法。該方法由于釆用炭布疊層壓制工藝，制 得的炭/炭板材具備一系列的優(yōu)勢，如平面內(nèi)的抗拉強(qiáng)度較高，尺寸基本不 受限制，具有優(yōu)越的性價比優(yōu)勢。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案是 一種高溫爐用炭/炭 板材的制備方法，其特征在于包括以下步驟
(1)炭布經(jīng)浸膠機(jī)浸漬樹脂后或手工刷膠后，在平板模具上逐層鋪 制，經(jīng)壓機(jī)壓制固化，制成炭/樹脂板；(2 )將炭/樹脂板材置于炭化爐中進(jìn)行N2保護(hù)下的炭化處理，將樹脂
基體轉(zhuǎn)化成樹脂炭，使樹脂板轉(zhuǎn)變成炭/炭制品；
(3) 將炭化完的炭/炭制品在高溫?zé)崽幚頎t經(jīng)過高溫?zé)崽幚恚?br> (4) 高溫?zé)崽幚砗蟮奶?炭制品按相應(yīng)圖紙機(jī)械加工后，制成高溫爐 用炭/炭板材。
上述步驟(l)中所述炭布釆用粘膠絲基、瀝青基或聚丙烯腈基炭纖 維編織而成，炭布類型分為平紋、斜紋或緞紋，絲束為3K 24K，釆用樹 脂為耐高溫酚醛樹脂，膠含量控制在30~60%，壓制壓力0.5 3MPa，固化 溫度為150~220°C,壓制固化后炭/樹脂板密度a.41g/cm3,其中K代表絲 束千根數(shù)。
上述步驟(2)中所述炭化溫度為600~1000°C,炭化后炭/炭制品密度 a.35g/cm3。
上述步驟(3)中所述高溫?zé)崽幚淼臏囟葹?600 2500°C，熱處理后炭 /炭制品密度^L25g/cm3。
上述步驟(4)中機(jī)械加工后即制得的高溫爐用炭/炭板材的尺寸為 長^1.7m,寬5l.7m,厚為1 10mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
(1) 采用浸膠機(jī)浸漬樹脂或手工刷膠，壓制固化成型后進(jìn)行炭化和 高溫?zé)崽幚?，降低了生產(chǎn)成本，縮短了生產(chǎn)周期，可在1 2月內(nèi)提供批量 產(chǎn)品；
(2) 根據(jù)高溫爐的技術(shù)條件，釆用1600 2500。C范圍內(nèi)合適的溫度熱 處理，可得到滿足不同技術(shù)條件的系列化產(chǎn)品；
(3) 本發(fā)明制備的產(chǎn)品的尺寸大、范圍廣，如下長^1.7mx寬51.7mx 厚l~10mm。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 實施例1
(1 )3K粘膠絲基平紋炭布經(jīng)浸膠機(jī)浸漬樹脂，膠含量為30wt"/。左右； (2)在平板模具上逐層鋪制，壓機(jī)壓制固化，壓力0，5MPa，固化溫度為15(TC左右，制成密度1.42g/ci^的炭/樹脂板；
(3) 將炭/樹脂板材置于炭化爐中進(jìn)行N2保護(hù)下的炭化處理，其溫度 為60(TC,將樹脂基體轉(zhuǎn)化成樹脂炭，使樹脂板轉(zhuǎn)變成炭/炭制品，密度為 1.36 g/cm3;
(4) 將炭化完的炭/炭制品在高溫?zé)崽幚頎t置于熱處理爐中，其溫度 為1600aC，保溫2小時，測試制品的性能如下密度為1.27g/cm3，彎曲 強(qiáng)度為92MPa，層間剪切強(qiáng)度為7.1MPa,總灰分為3100ppm;
(5) 高溫?zé)崽幚砗蟮奶?炭制品經(jīng)機(jī)械加工后，產(chǎn)品的尺寸為 1.0mxl.0mxl.0mm。
實施例2
(1) 12K新青基斜紋炭布經(jīng)浸膠機(jī)浸漬樹脂，膠含量為45wtM左右；
(2) 在平板模具上逐層鋪制，壓機(jī)壓制固化，壓力L5MPa,固化溫 度為18(TC左右，制成密度1.47g/cii^的炭/樹脂板；
(3) 將炭/樹脂板材置于炭化爐中進(jìn)行N2保護(hù)下的炭化處理，其溫度 為80(TC，將樹脂基體轉(zhuǎn)化成樹脂炭，使樹脂板轉(zhuǎn)變成炭/炭制品，密度為 1.40 g/cm3;
(4) 將炭化完的炭/炭制品在高溫?zé)崽幚頎t置于熱處理爐中，其溫度 為1卯0'C，保溫2小時，測試制品的性能如下密度為1.32g/cm3，彎曲 強(qiáng)度為89MPa，層間剪切強(qiáng)度為4.1MPa，總灰分為1700卯m;
(5) 高溫?zé)崽幚砗蟮奶?炭制品經(jīng)機(jī)械加工后，產(chǎn)品的尺寸為 1.20mxl.20mx5.0mm。
實施例3
(1) 將成卷的24K聚丙烯腈基緞紋炭布裁剪為幅寬1.72mxl.72m的 單層，在平板模具上手工疊層并刷膠，膠含量為60wt。/。左右；
(2) 壓機(jī)壓制固化，壓力3MPa,固化溫度為220'C左右，制成密度 1.53g/cm3炭/樹脂板；
(3 )將炭/樹脂板材置于炭化爐中進(jìn)行N2保護(hù)下的炭化處理，其溫度 為IOOO'C,將樹脂基體轉(zhuǎn)化成樹脂炭，使樹脂板轉(zhuǎn)變成炭/炭制品，密度 為1.44 g/cm3;
(4)將炭化完的炭/炭制品在高溫?zé)崽幚頎t置于熱處理爐中，其溫度為250(TC，保溫2小時，測試制品的性能如下密度為1.32g/cm3，彎曲 強(qiáng)度為58MPa,層間剪切強(qiáng)度為3.9MPa，總灰分為800ppm;
(5)高溫?zé)崽幚砗蟮奶?炭制品經(jīng)機(jī)械加工后，產(chǎn)品的尺寸為 1.70mxl.70mxl0.0mm。
權(quán)利要求
1. 一種高溫爐用炭/炭板材的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)炭布經(jīng)浸膠機(jī)浸漬樹脂后或手工刷膠后，在平板模具上逐層鋪制，經(jīng)壓機(jī)壓制固化，制成炭/樹脂板；(2)將炭/樹脂板材置于炭化爐中進(jìn)行N2保護(hù)下的炭化處理，將樹脂基體轉(zhuǎn)化成樹脂炭，使樹脂板轉(zhuǎn)變成炭/炭制品；(3)將炭化完的炭/炭制品在高溫?zé)崽幚頎t經(jīng)過高溫?zé)崽幚恚?4)高溫?zé)崽幚砗蟮奶?炭制品按相應(yīng)圖紙機(jī)械加工后，制成高溫爐用炭/炭板材。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫爐用炭/炭板材的制備方法，其特征在 于步驟(l)中所述炭布采用粘膠絲基、瀝青基或聚丙烯腈基炭纖維編織 而成，炭布類型分為平紋、斜紋或緞紋，絲束為3K 24K，采用樹脂為耐 高溫酚醛樹脂，膠含量控制在30~60%，壓制壓力0.5 3MPa,固化溫度為 150 220。C,壓制固化后炭/樹脂板密度a.41g/cm3,其中K代表絲束千根 數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫爐用炭/炭板材的制備方法，其特征在 于步驟(2)中所述炭化溫度為600~1000°C，炭化后炭/炭制品密度 Sl.35g/cm3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫爐用炭/炭板材的制備方法，其特征在 于步驟(3)中所述高溫?zé)崽幚淼臏囟葹?600 250(TC,熱處理后炭/炭制 品密度^1.25§/ 113。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高溫爐用炭/炭板材的制備方法，其特征在 于步驟(4)中機(jī)械加工后即制得的高溫爐用炭/炭板材的尺寸為長Sl.7m, 寬^1.7m, 厚為1 10mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫爐用炭/炭板材的制備方法，采用3～24K炭布，經(jīng)過經(jīng)浸膠機(jī)浸漬樹脂后或手工刷膠后、壓制固化、炭化和熱處理等工藝，得到尺寸為長≤1.7m×寬≤1.7m×厚1～10mm，最終密度≥1.25g/cm³的炭/炭板材。本發(fā)明采用浸膠或手工刷膠、壓制固化工藝得到力學(xué)性能較好的炭/炭板材，可顯著降低炭/炭板材成本，工藝一致性好，實施性強(qiáng)，可解決高溫爐對大尺寸炭/炭板材的急切需求。
文檔編號C04B35/66GK101279855SQ20081001830
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者侯衛(wèi)權(quán), 劉江平, 濤 張, 彭志剛, 肖志超, 蘇君明, 陳青華 申請人:西安超碼科技有限公司