[发明专利]一种紧固件及其生产工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高温炉或腐蚀性环境用零件，具体地说是一种紧固件及其生产工艺。

背景技术：

目前，高温冶金炉的加热器一般由发热体、连接块和紧固件等组成，其材料由石墨制成，使用时存在着因石墨螺钉力学性能差，经常断裂而失效，导致加热器散架，造成停产或事故，严重影响正常生产，有的使用寿命仅十来天；多晶炉的坩埚托，由石墨板和石墨螺钉所组成，石墨螺钉经常因受到热应力作用而断裂，有的使用寿命仅几天，使生产成本增加。此外，石墨制品掉灰，手拿时会粘黑手；使用时，会对周围环境、零件、原材料及成品等造成污染，影响产品的纯度和质量。高温冶金炉中使用的钼质螺钉，在高温环境中使用一段时间之后，往往出现烧结现象，螺杆和螺孔粘结成一体，难于拆卸，给炉子维修工作带来不便，使炉子维修成本增加。炭/炭复合材料是一种将炭纤维制成的网胎与网胎、或炭布与炭布、或网胎与炭布复合，再经过增密、炭化和石墨化处理而成的炭/炭复合材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐烧蚀、热膨胀系数小、耐急冷急热而不变形不开裂等优良性能，特别适应于高温领域，现已成为或将逐步成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一，用于制造紧固件，是石墨紧固件和钼质紧固件的理想替代品。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用炭/炭复合材料加工制成的紧固件及其生产工艺，其紧固件包括螺钉、螺栓、螺柱、螺帽和垫片，用于高温炉或腐蚀性环境中，替代石墨紧固件或钼质紧固件。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种紧固件，它由炭/炭复合材料加工制成。

一种紧固件，它由炭纤维经制坯-增密-增塑改性-机加工-净化制成。

本发明所述的紧固件它包括螺钉、螺栓、螺柱、螺母、垫片。

本发明所述一种紧固件的生产工艺，它包括以下步骤：

(1)制坯：将由炭纤维制成的网胎与网胎、或炭布与炭布、或网胎与炭布交迭放置至要求厚度，通过针刺或穿刺使之复合，制成所需要求的炭/炭复合材料坯体；

(2)增密：将步骤(1)所得的坯体经化学气相渗透(沉积)和/或液体浸渍增密，制成所需要求的炭/炭复合材料；

(3)增塑改性：将步骤(2)所得炭/炭复合材料浸渍于树脂胶液中；

(4)机加工：将步骤(3)所得的炭/炭复合材料，机加工成所需形状和尺寸的紧固件；

(5)净化：将步骤(4)所得的紧固件放入高温炉中，在真空条件下加热去除其中杂质。

作为本发明的一种改进，是在步骤(5)后进行步骤(6)清洗：即将紧固件冲洗干净，使其表面清洁无灰尘及任何玷污，然后烘烤干燥；在步骤(6)后进行步骤(7)表面处理，即将紧固件置于CVD炉中，进行化学气相沉积；紧固件在化学气相沉积炉中，于800℃～1100℃温度下，在丙烯和/或天然气气氛中，对其进行表面处理。

本发明在步骤(1)中，所述网胎的面密度为30g/m²～130g/m²；针刺深度为15mm～30mm；针刺密度为3次/cm²～10次/cm²；炭布密度为120g/m²～300g/m²，层密度为7层/cm～30层/cm。

本发明在步骤(2)中，坯体增密后密度为1.1g/m³～1.8g/m³。

本发明在步骤(3)中，浸渍时间为10分钟～90分钟。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的。由于炭纤维复合材料内部具有准三维的结构，加工制成的紧固件，具有优异的高比强度、热膨胀系数小及耐急冷急热而不变形不开裂的性能，其抗弯强度是石墨的十倍左右，使之不容易在外力的作用下或急冷急热的工作环境中破裂，其使用寿命大幅提高，经试用寿命可达1年以上；又由于其具有石墨的润滑性能，使用时装卸方便；经过表面处理后，其表面清洁不掉灰，不会对周围环境、零件、原材料及成品等造成污染。

附图说明：

图1是本发明螺柱3、螺母4的结构示意图；

图2是本发明螺栓2、螺母4的结构示意图；

图3是本发明螺钉1的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：