CN204400843U - 高温炉用电极 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用碳/碳复合材料制备的高温炉用电极，它包括电极本体，其特征是所述电极本体为碳纤维经预制体制备、增密、机加工、表面涂层步骤制成的碳/碳复合材料；所述电极本体从表面到芯部依次为涂层、致密层和低密度层，所述致密层的密度为1.1g/cm3～2.24g/cm3，低密度层的密度为0.3g/cm3～1.1g/cm3；本实用新型制备的电极弯曲强度大于80MPa，导热系数≤10W/m.K，强度是石墨的2倍左右，导热系数仅为石墨的1/10，实现了高强度和低导热性能的有效结合，大幅度提高了电极使用寿命，同时实现了节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温炉用工装，具体地说是一种高温炉用电极，特别是涉及一种采用碳/碳复合材料制备的高温炉用电极。
背景技术
在高温炉中，电极是一种用于连接金属电极和加热器的部件，其主要作用一是平稳的固定加热器；二是通过它对加热器输送电流。因此要求电极有一定的强度，结实耐用。同时，本身导电性要好，与金属电极和加热器的接触面要光滑、平稳，保证接触良好，通电时不打火。
石墨是一种导热、导电性能都很优异的碳素材料，广泛用于高温炉热场***中。目前，高温炉用电极一般采用高纯石墨加工而成。但是，由于石墨强度较低，脆性大，用于制造电极时存在两个缺陷：一是连接部位容易损坏，使用寿命短；二是石墨导热性能很好，一般可到100W/m.K以上，由于电极是连接加热器和带水冷端的金属电极的部件，良好的导热性导致热量损失很大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种采用碳/碳复合材料制备的高温炉用电极。
本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种高温炉用电极，它包括电极本体，所述电极本体为碳纤维经预制体制备、增密、机加工、表面涂层步骤制成的碳/碳复合材料；所述电极本体从表面到芯部依次为涂层、致密层和低密度层，所述致密层的密度为1.1g/cm3～2.24g/cm3，低密度层的密度为0.3g/cm3～1.1g/cm3。
本实用新型所述致密层与低密度层的厚度比值为0.3～1。
本实用新型所述涂层为对电极本体采用化学气相沉积法制备的热解碳涂层，其厚度为1μm～1000μm。
由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，其制备的电极弯曲强度大于80MPa，导热系数≤10W/m.K，强度是石墨的2倍左右，导热系数仅为石墨的1/10，实现了高强度和低导热性能的有效结合，大幅度提高了电极使用寿命，同时实现了节能。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1中的A处放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
由图1、图2可知，一种高温炉用电极，它包括电极本体3，所述电极本体3为碳纤维经预制体制备、增密、机加工、表面涂层步骤制成的碳/碳复合材料；所述电极本体3从表面到芯部依次为涂层5、致密层6和低密度层7，所述致密层6的密度为1.1g/cm3～2.24g/cm3，本实施例为1.3g/cm3，低密度层7的密度为0.3g/cm3～1.1g/cm3，本实施例为0.85g/cm3。
本实用新型所述致密层6与低密度层7的厚度比值为0.3～1。本实施例为0.9。
本实用新型所述涂层5为对电极本体3采用化学气相沉积法制备的热解碳涂层，其厚度为1μm～1000μm。本实施例为500μm。
本实用新型在制备电极本体3时，为了尽可能的降低材料的导热系数，形成外密内疏的结构，采用高温快速增密的沉积工艺，其工艺条件为：沉积温度1150℃～1300℃，碳源气体流量为1L/min～200 L/min，反应气体的压力为0.5kPa～12kPa，化学气相渗透时间为1h～600h。通过高温快速增密沉积，使得材料表层的密度迅速提高，导致材料表面封孔，从而实现材料芯部密度较低，形成外密内疏的结构。致密层6可保证电极螺纹的加工；低密度层7主要起到隔热作用；涂层5的目的是防止腐蚀性气氛对电极的腐蚀。最终制备的电极本体3的整体密度为1.12g/cm3，弯曲强度85MPa，导热系数3.72W/m.K，实现了高强度和低导热性能的有效结合，大幅度提高了电极使用寿命，同时实现了节能。
电极本体3一端与金属电极4连接，另一端通过发热体脚2与发热体1连接。工作时，外部电流通过金属电极4导入热场内部，通过发热体1转化为热量，为整个热场提供能量来源。
Claims (3)
1.一种高温炉用电极，它包括电极本体，其特征是所述电极本体为碳纤维经预制体制备、增密、机加工、表面涂层步骤制成的碳/碳复合材料；所述电极本体从表面到芯部依次为涂层、致密层和低密度层，所述致密层的密度为1.1g/cm3～2.24g/cm3，低密度层的密度为0.3g/cm3～1.1g/cm3。
2.根据权利要求1所述的高温炉用电极，其特征是所述致密层与低密度层的厚度比值为0.3～1。
3.根据权利要求1所述的高温炉用电极，其特征是所述涂层为对电极本体采用化学气相沉积法制备的热解碳涂层，其厚度为1μm～1000μm。
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