[发明专利]硅碳棒整体烧焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅电热元件——硅碳棒的生产制造技术。

背景技术

碳化硅电热元件——硅碳棒是一种非金属电热元件，其种类主要包括等直径硅碳棒、粗端部硅碳棒、U型硅碳棒、山型硅碳棒、五段棒(双发热区直型硅碳棒)、螺纹棒及各种异形发热件。硅碳棒的主要结构是由发热部分与冷端部分组成，对这两大部分通过高温烧结——焊接工序而成为成品棒。目前，国内硅碳棒生产厂家多采用对连接部进行局部加热的真空焊接工艺，也有部分厂家采用气体保护的局部焊接工艺。其共同点是对棒坯的连接部位进行局部的高温下的间歇式加热——即所谓的“焊接”。这种局部焊接方式生产灵活、投资小、焊接效率基本不受棒体总长的影响，有其自身的优势。但局部焊接方式也存在着明显的不足之处，即焊接点附近外观差、有局部氧化及应力集中现象。对多焊点棒，局部焊接的不足更加明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅碳棒整体烧焊工艺，以克服局部焊接技术的不足。

本发明硅碳棒整体烧焊工艺，其特征在于将待焊接的棒坯装于匣钵内整体放置于窑炉内进行相同受热过程的高温焊接。

本发明是将待焊接的棒坯整体放置于间歇式窑炉内进行高温焊接，或者使棒坯移进式经过高温隧道窑炉的均温区完成焊接过程。棒坯的任何部位在高温下的受热过程是相同的，可一次性完成对同一支棒的多个连接面的焊接。

以下祥述本发明的具体技术方案：

1.硅碳棒整体烧焊用的窑炉：可选择公知技术方式的间歇式窑炉，也可选择连续隧道式窑炉。

间歇式窑炉，内膛以窄长型为佳，内膛横截面呈长方形、方形或圆形，内膛长度需满足被烧焊棒的最长规格。窑炉结构以梭式窑、钟罩窑、井式炉为佳。

连续隧道式窑炉，内膛截面形状可以是圆形，也可以是方形，沿长度方向分别为预热区、高温区、冷却区。

2.硅碳棒整体烧焊用窑炉的热源及加热方式：以电能、燃气两种为主。具体的加热方式有电阻式加热(如碳板、碳棒、碳管等)、感应式加热(如中频加热)、天然气和石油液化气燃烧加热。

3.硅碳棒整体烧焊的气氛：整体烧焊须是非氧化气氛下进行。真空、氢气、氮气、惰性气体均可。也可在棒体间隙或匣钵内填充和覆盖含碳的粉状材料使棒坯处于非氧化气氛。覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为70∶30～50∶50。以气体作保护气氛时，所用气体在高温下不得与硅碳棒反应而使棒性能下降。保护气体的纯度为99.99％以上。真空环境时，真空度不低于-0.085MPa。

4.硅碳棒整体烧焊温度及时间：1600-2400℃下高温恒定时间10-120分钟。采用连续隧道式窑炉整体烧焊时，高温恒定时间指棒坯经过高温区均温段的时间。优选参数为：烧焊温度1850-2150℃；高温恒定时间15-45分钟。

5.匣钵及装钵要求：在整体烧焊过程中，将棒坯置于匣钵中摆放整齐。对等径棒坯，必要时单层摆放，以免棒坯叠加受力断损。棒坯在匣钵内可以是裸装，也可以覆料装。覆盖料是由碳化硅料和焦碳粉组成，其重量比例范围为70∶30～50∶50。

匣钵材质以炭素石墨材料或耐高温陶瓷(如重结晶碳化硅、刚玉)制成。匣钵可以是长方形盒，也可以是圆管或其他形状。间歇式窑炉中，也可由以方梁、棚板、立柱组成的窑具代替匣钵摆放棒坯。

6.升降温速度：由于硅碳棒耐急热急冷性好，整体烧焊的升降温速度主要取决于窑炉及匣钵耐受温差的程度。最大升降温速度控制在400℃/分钟以内，通常在200℃/分钟以内为宜。间歇式窑炉的降温通常采用自然冷却方式。

本发明可选择上述不同的参数组合来达到整体烧焊的技术要求。

本发明的优点：

(1)棒体外观好。无局部焊接存在的焊面附近氧化白印现象。不需局部焊接方式下为改善外观目的而另加覆盖涂层的作法。

(2)棒体内在质量得到提高。整体烧焊对棒体而言不存在局部加热引起的焊面附近应力集中问题。

(3)批量性烧焊比较经济。在多连接面棒、中短长度棒进行批量性生产时，能耗比局部焊接式的相对降低。

(4)适合于各种类型硅碳棒的焊接工序采用。不仅适合于成品硅碳棒的焊接工序，也适用于硅碳棒半成品的焊接。

具体实施方式

以下结合实施例说明本发明，但不限制本发明。