CN201950721U - 一种生产碳陶复合材料的专用装置 - Google Patents
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Abstract
一种生产碳陶复合材料的专用装置，包括湍流式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐，其特征在于：生产碳陶复合材料的工艺过程及相关设备依次为湍流式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐。所述湍流式超细磨粉机，能制备超细碳化硅粉粒径≤1um，喷雾造粒机，熟料喷雾造粒后制备成粒径≥2um的颗粒，等静压成型机，压制后密度达到2.05g/cm3，大型气氛保护焙烧炉，焙烧温度为1300℃，高压浸渍罐，浸渍压力5.0MPa。本实用新型在偶连剂的作用下，陶瓷粉与煤沥青起了亲和作用，重要的是在高温焙烧下，双方分子能生出共阶键，紧密结合在一起，真正起到了增强增硬作用，且可提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种生产碳陶复合材料的专用装置，具体地说是属于非金属材料技术领域。
背景技术
在实际应用中高强度、高硬度、高耐腐蚀性的碳石墨材料不会同时出现，如要制成同时能应付这三高性能的碳石墨材料，工艺难度大，生产周期长，成本太高，不适合市场大量推广应用。碳石墨材料的生产都是以煤沥青作为粘结剂，经焙烧后煤沥青成为焦碳网络，使碳石墨产品有了一定的强度，在混捏过程中熔溶的煤沥青与碳石墨粉有很好的亲和作用，相互吸附，给予一定的时间和温度都能成功的完成混捏包复，对陶瓷粉却不然，煤沥青溶液与陶瓷粉相互排斥，经分散作用，很难包复好，陶瓷粉粒在碳石墨材料内为独立存在，在摩擦副运动摩擦过程中首先跑出来，作为摩擦端面研磨剂，加速碳石墨材料的摩损，如这种材料适量对碳石墨材料的自我修复有帮助，过量则适得其反。由于碳粉，碳纤维还属纯碳石墨材料，本质上属软性，在磨擦运动中碰到超过它硬度的颗粒即难以承受，会造成加速磨损、寿命短的后果，所以依靠碳材料本身是难以应付这种工况。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种生产碳陶复合材料的专用装置，在偶连剂的作用下，陶瓷粉与煤沥青起了亲和作用，重要的是在高温焙烧下，双方分子能生出共阶键，紧密结合在一起，真正起到了增强增硬作用，且可提高产品质量。
本实用新型的技术方案是：一种生产碳陶复合材料的专用装置，包括湍流 式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐，其特征在于：生产碳陶复合材料的工艺过程及相关设备依次为湍流式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐。所述湍流式超细磨粉机，能制备超细碳化硅粉粒径≤1um，所述喷雾造粒机，熟料喷雾造粒后制备成粒径2～3um的颗粒，所述等静压成型机，压制后密度达到1.65～2.05g/cm3，所述大型气氛保护焙烧炉，焙烧温度为1200～1300℃，一次烧结密度要达到1.7g/cm3～2.1g/cm3，所述高压浸渍罐，浸渍压力在3.0MPa-5.0MPa之间，密度达到2.32g/cm3以上。
本实用新型与已有技术相比具有以下优点：本实用新型在偶连剂的作用下，陶瓷粉与煤沥青起了亲和作用，重要的是在高温焙烧下，双方分子能生出共阶键，紧密结合在一起，真正起到了增强增硬作用，且可提高产品质量。在整个混捏过程中，对挥发物全部要进行冷却回收，一是可防止环境污染，二是可回收物可再利用，节省成本。
附图说明
图1为本实用新型的设备结构示意图。
图中，1.湍流式超细磨粉机，2.喷雾造粒机，3.等静压成型机，4.大型气氛保护焙烧炉，5.高压浸渍罐。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
本实用新型中一种生产碳陶复合材料的专用装置，包括湍流式超细磨粉机1、喷雾造粒机2、等静压成型机3、大型气氛保护焙烧炉4、高压浸渍罐5，其特征在于：生产碳陶复合材料的工艺过程及相关设备依次为湍流式超细磨粉机1、喷雾造粒机2、等静压成型机3、大型气氛保护焙烧炉4、高压浸渍罐5。所 述湍流式超细磨粉机1，能制备超细碳化硅粉粒径≤1um，所述喷雾造粒机2，熟料喷雾造粒后制备成粒径2～3um的颗粒，所述等静压成型机3，压制后密度达到1.65～2.05g/cm3，所述大型气氛保护焙烧炉4，焙烧温度为1200～1300℃，一次烧结密度要达到1.7g/cm3～2.1g/cm3，所述高压浸渍罐5，浸渍压力在3.0MPa-5.0MPa之间，密度达到2.32g/cm3以上。
常规的悬辊式磨粉机只能制备100um的碳石墨细粉，粒度在100um以下的超细粉产量很低，不能满足大批量生产的需要，成本也很高。常规的气流式超细粉碎机磨脆性较大的陶瓷、无机矿物均能达到设计要求，但磨碳石墨原料时产量不足设计产量的10％，能效也很低。湍流式超细磨粉机能制备超细碳化硅粉粒径≤1um，满足生产超细碳石墨原料的粒度和产量要求。
制备碳陶复合材料的物料既是超细粉又是多种物料的混合物，采用喷雾造粒既可增加粉料的流动性，提高松装密度，又可防止混合物料中的各组分因密度不同而在存放和搬运过程中出现偏析等现象，熟料喷雾造粒后制备成粒径2～3um的颗粒。
碳陶复合材料的压制成型采用等静压成型，所得产品具有各向同性的特点，压制面与垂直于压制面方向抗折强度相近，气孔分布均匀，内应力小，焙烧成品率高，压制后密度达到1.65～2.05g/cm3。
大型气氛保护焙烧炉，按升温曲线实现温度的准确调控，炉内工作区温度分布均匀，温差小，确保产品质量稳定，同时减少产品氧化，缩短焙烧时间，提高成品率，焙烧温度为1200～1300℃，一次烧结密度要达到1.7g/cm3～2.1g/cm3。
高压浸渍罐在3.5MPa-5.5MPa之间选择浸渍压力，改善浸渍效果，提高产品密度，经过一次浸渍二次焙烧使碳陶复合材料的密度达到2.32g/cm3以上。
本实用新型的工作过程为：取硅烷偶连剂(K577溶剂)8份，99％酒精12份，二甲苯22份，水4份加入搅拌釜中充分搅合，转速400转/分，搅拌时间30分钟，制成硅烷偶连剂混合溶液。
取超细碳化硅粉70份，二硫化钨22份放入干粉混合釜中充分混合为陶瓷粉料，转速200转/分，混合时间45分钟。
混好的陶瓷粉料45份、硅烷偶连剂混合溶液95份，放入湍流式超细磨粉机1中，球磨3小时，制备成超细碳化硅粉粒径≤1um；
在200立升喷雾造粒机2中加入沥青焦粉75份、碳黑4份、石墨粉12份放在喷雾造粒机中造粒，制备成粒径2～3um的颗粒；
在等静压成型机3中，加入添加剂糊料34份，陶瓷粉占整只碳石墨粉料总和的13％左右，加压0.8小时，温度110℃，加入熔溶煤沥青75份、蒽油混合物15份，熔溶煤沥青温度在130℃，熔溶煤沥青占整个熟料为28％-30％；加温温度保持140℃，时间需4小时，压制后密度达到1.65～2.05g/cm3；
进大型气氛保护焙烧炉4内焙烧，温度为1300℃，一次烧结密度达到2.1g/cm3以上；
对焙烧品在高压浸渍罐5中进行煤沥青浸渍，浸渍压力为3.5MPa-5.5MPa，浸渍时间：2.5小时，密度达到2.20g/cm3以上。对浸渍品再进行焙烧至1200℃，二次焙烧品密度达2.32g/cm3以上，根据成品工况要求，酚醛树脂浸渍2.5小时，并固化13小时为成品。
碳陶复合材料与常规材料的技术性能比较，说明如下：
由此可见，本实用新型所生产的产品，体积密度提高，气孔率缩小，肖氏硬度、抗折强度、抗压强度都提高。
Claims (6)
1.一种生产碳陶复合材料的专用装置，包括湍流式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐，其特征在于：生产碳陶复合材料的工艺过程及相关设备依次为湍流式超细磨粉机、喷雾造粒机、等静压成型机、大型气氛保护焙烧炉、高压浸渍罐。
2.根据权利要求1所述的一种生产碳陶复合材料的专用装置，其特征在于：所述湍流式超细磨粉机，能制备超细碳化硅粉粒径≤1um。
3.根据权利要求1所述的一种生产碳陶复合材料的专用装置，其特征在于：所述喷雾造粒机，熟料喷雾造粒后制备成粒径2～3um的颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种生产碳陶复合材料的专用装置，其特征在于：所述等静压成型机，压制后密度达到1.65～2.05g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种生产碳陶复合材料的专用装置，其特征在于：所述大型气氛保护焙烧炉，焙烧温度为1200～1300℃，一次烧结密度要达到1.7g/cm3～2.1g/cm3。
6.根据权利要求1所述的一种生产碳陶复合材料的专用装置，其特征在于：所述高压浸渍罐，浸渍压力在3.0MPa-5.0MPa之间，密度达到2.32g/cm3以上。
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