[发明专利]一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块及工艺

说明书

本发明属于工程陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块及工艺。包括至少一个烧结单元，所述烧结单元从下往上依次包括下板、横向格条、中板、竖向格条、上板，所述横向格条、竖向格条均设有若干个并间隔一定距离设置，在所述横向格条、竖向格条的边界均设置边条。本发明采用下板、横向格条、中板、竖向格条、上板粘接在一起烧结，有效解决了传统换热管和折流板之间存在间隙的问题，避免换热管因共振而发生断裂；和列管式换热器采用的O型圈密封不同，块孔式换热器采用端面密封；大大增加了碳化硅换热器的使用安全性和稳定性。本发明具有强度高、耐冲击、密封可靠、不易破裂等优点，有效提高了碳化硅换热模块的使用性能。

技术领域

本发明属于工程陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块及工艺。

背景技术

碳化硅是一种单相、无压烧结碳化硅陶瓷，具有高纯度、细晶和极低气孔率等优良特性，可以作为石墨、不锈钢、金属钽、哈氏金、氟塑料和其他传统材料的绝佳替代品。碳化硅广泛的用在化工、医药、冶金等行业的高温、高压、强腐蚀、高磨损的极端环境中，尤其是碳化硅换热器。

目前，无压烧结碳化硅换热器普遍采用列管式的设计。而碳化硅部件无法有效焊接，所以普遍采用O型圈和管板密封的方式。但是O型圈密封方式不稳定，在高压、高温、高腐蚀的情况下，经常出现密封泄露。再者，列管式设计在安装的时候，由于碳化硅换热管的直线度、安装应力、换热管和折流板之间的间隙，最终导致在一些工况下极易产生断管泄露，以上问题在实际的工作过程中给操作人员带来极大的不便，生产成本升高。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明目的在于提供一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块，具有强度高、耐冲击、密封可靠、不易破裂等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块，包括至少一个烧结单元，所述烧结单元从下往上依次包括下板、横向格条、中板、竖向格条、上板，所述横向格条、竖向格条均设有若干个并间隔一定距离设置，在所述横向格条、竖向格条的边界均设置边条；所述边条的宽度大于所述横向格条、竖向格条的宽度。

本发明更进一步地技术方案是：一种块孔式无压烧结碳化硅换热模块的工艺，包括以下步骤：（1）制造无压烧结碳化硅生坯，将下板、横向格条、中板、竖向格条、边条、上板的生坯分别制作完成；

（2）将粘结料手工涂布在横向格条、边条、竖向格条的上下面，涂布厚度为0.3-0.6毫米，将下板、横向格条、中板、竖向格条、边条、上板按照顺序组装好；

（3）将组装好的块孔式碳化硅生坯件置于真空炉内烧结，烧结气氛为氩气，烧结温度为2000-2200℃，保温时间为0.5-3h；

（4）烧结完成后，继续置于真空炉内退火处理，退火气氛为氮气，温度为1600-1900℃，退火时间为2-6 h，退火完成得到模块成品。

本发明更进一步地技术方案是：步骤（2）中的粘结料为：10-20%聚碳硅烷溶液、70-80%碳化硅粉、5-10%硅粉、0.6-1.4%碳化硼混合而成的混合物。

本发明更进一步地技术方案是：所述粘结料的制备步骤：（1）首先将块状的聚碳硅烷研磨成粉末，将重量份数为50份的聚碳硅烷粉末放入重量份数为50份的二甲苯中，于60℃搅拌混匀，制备成聚碳硅烷溶液；（2）取重量份数为20份的聚碳硅烷溶液、70份的碳化硅粉末、9份的硅粉、1份的碳化硼粉混合成粘接料，将混合好的粘接料在真空环境下脱泡备用。

本发明采用下板、横向格条、边条、中板、竖向格条、边条、上板粘接在一起烧结，有效解决了传统换热管和折流板之间存在间隙的问题，避免换热管因共振而发生断裂，大大增加了碳化硅换热器的使用安全性。此外，本发明具有强度高、耐冲击、密封可靠、不易破裂等优点，有效提高了碳化硅换热模块的使用性能。本发明块孔式无压烧结碳化硅换热模块的工艺，技术巧妙，科学合理，是本领域技术的一大进步，促进了技术的更新换代。