[发明专利]一种石墨碳化硅热电偶保护套及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨碳化硅热电偶保护套及其制备方法，涉及石墨深加工技术领域，其技术方案要点是热电偶保护套包括带有中心孔的石墨管体，石墨管体位于中心孔的中部侧壁设有C/C‑SiC复合层，石墨管体的一端位于中心孔侧壁设有C/C复合层，石墨管体、C/C‑SiC复合层与C/C复合层一体设置。本发明解决了现有石墨材质的热电偶保护套因力学性能差和弱抗氧化性能导致使用寿命低的问题，通过石墨碳化硅复合材料提高热电偶保护套的抗氧化性能和强度，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及石墨深加工技术领域，更具体的说，它涉及一种石墨碳化硅热电偶保护套及其制备方法。

背景技术

热电偶保护套是由两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电流。如果热电偶的工作端与参比端存在有温差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。工业用热电偶保护套作为温度测量传感器，通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用，组成过程控制系统，用以直接测量或控制生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。

热电偶保护套按其材质可分为三种：一是金属保护套，机械强度高、导热性能好，但耐高温性差；二是非金属保护套，所在1000℃以上温度测量时采用，耐热性能好，但机械强度低；三是金属陶瓷保护套，既有耐高温的性能又有较好的机械强度，可广泛用于钢水等金属冶炼的恶劣环境下的温度测试。

现有技术参考授权公告号为CN20825459U的实用新型专利，公开了一种高温热电偶保护套管，包括套管主体，套管主体套在热电偶感温头的外侧，热电偶感温头的上端连接感温连接头，套管主体的上端连接在感温连接头的下端，套管主体上开有多个通孔，套管主体的内侧底部设有硅胶垫块，热电偶感温头的下端插入硅胶垫块内。该实用新型的硅胶垫块使得感温头底部有一个固定支点，避免其受到外力冲击时而与套管内壁强烈碰撞。但存在以下不足，若采用石墨材质制作，通孔进一步降低了保护套的强度，使用寿命低。

申请公布号为CN108484169A的中国发明专利申请公开了一种用于熔铝炉的碳/碳材料热电偶保护套制作方法，包括选用T700 12K碳纤维与T700 12K碳纤维进行交织形成预制件，上述预制件通过热压成型形成碳/碳板，上述碳/碳板通过气相沉积进行致密化形成毛胚，上述毛胚通过机械加工的方式加工成护套与封头，上述护套与封头通过螺纹连接使其紧密化，再通过化学气相沉积密封连接面，进而制成热电偶保护套。该发明制得的热电偶保护套能够一定程度解决保护套受到高温铝液腐蚀氧化的问题，但存在以下不足：由于石墨材料本身固有的缺陷，该方法制得的保护套抗氧化性能和抗腐蚀性能依然较弱，使用寿命短。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种石墨碳化硅热电偶保护套，在腐蚀氧化区域，利用石墨碳化硅复合材料制作，提高保护套的抗氧化性能和抗腐蚀性能，从改善材料本身延长保护套的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种石墨碳化硅热电偶保护套，包括带有中心孔的石墨管体，石墨管体位于中心孔的中部侧壁设有C/C-SiC复合层，石墨管体的一端位于中心孔侧壁设有C/C复合层，石墨管体、C/C-SiC复合层与C/C复合层一体设置。

通过采用上述技术方案，C/C-SiC复合层具有优异的抗氧化性能和抗腐蚀性能，能够从根本上解决石墨管体自身材质的缺陷，使得保护套具有较强的抗氧化性能和抗腐蚀性能，受到高温时不易与空气反应而耗损，保持保护套结构完整性，延长保护套的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述石墨管体表面设有ZrN镀层。

通过采用上述技术方案，ZrN镀层具有良好的耐磨性、抗氧化和抗腐蚀能力，对保护套表面起到保护作用，防止运输过程中造成磨损，同时减小使用的磨损率，延长使用寿命。

本发明进一步设置为：所述C/C-SiC复合层远离中心孔的一面沿轴向螺旋设有嵌入石墨管体的凸筋。