本发明涉及一种u型硅碳棒的生产工艺。
背景技术：
u型硅碳棒可以看成是由两根等直径硅碳棒串联而成，两根发热体下端用一段冷端连接起来。
现有生产u型硅碳棒发热部的工艺存在坯体密度不均匀的问题，使坯体成型后产生弹性膨胀和弹性后效现象，这两种现象会导致坯体产生纵向开裂。由于碳化硅在重结晶烧结过程中不产生收缩，产品密度是由生坯密度所决定，因此高致密生坯的制备是生产高性能碳化硅电热元件的先决条件。当物料中结合剂性能差时，也会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。另外现有的冷端部电阻率大，耗能多。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种u型硅碳棒的生产工艺，其生产的发热体坯体密度均匀，坯体不会纵向开裂。选用的结合剂性能好，不会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。冷端部电阻率小，耗能少。
上述目的是这样实现的：
制作发热体的原料及重量比为：f24碳化硅10kg，f36碳化硅6.2kg，f46碳化硅2.8kg，f60碳化硅7kg，f80碳化硅7kg，100f碳化硅10.5kg，5s碳化硅12kg，d3e碳化硅7.5kg；
结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；
将f24碳化硅10kg，5s碳化硅12kg先在v型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与f36碳化硅6.2kg，f46碳化硅2.8kg，f60碳化硅7kg，f80碳化硅7kg，100f碳化硅10.5kg，d3e碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；
混料锅必须是白钢材质，避免杂质混入影响硅碳棒性能。使用纯净水目的也是避免引入杂质，结合剂能与碳化硅颗粒表面产生较好的界面结合。减少摩擦帮助颗粒在成型过程中重排，使坯体致密化。
将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20mpa之间；
然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2-3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时。
用碳管炉将烘干后的发热体烧成，即为重结晶的过程，重结晶温度为2450℃。
生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；
粉料为碳化硅粉（180目），石墨粉（200目）、木粉（60目）、水；
各原料的重量比为：甲基纤维素2kg，聚乙烯醇2kg，碳化硅粉52kg,石墨粉40kg,木粉4kg,水20kg。
首先把各种原料按所述比例在混料锅中混合，混合40分钟后就可以成型，用300吨四柱液压机挤压成型，成型后的生坯先晾晒48小时，然后在烘干箱内烘干10个小时，烘干温度为170℃，在170℃条件下再保温4个小时，就可以渗硅了。渗硅采用的金属硅型号是“441”，使用的设备为氮气保护的碳管炉，金属硅的重量是生坯重量的1.2倍，渗硅温度是1850℃，推进速度是每分钟20毫米。发热碳管内径是φ190mm，发热碳管电阻率是9×10-6ωm；冷端部碳管电阻率是6×10-6ωm，渗硅功率是110kw，在冷端部内孔灌满金属硅料，称好重量后，把生坯用硅粒埋起来，一层冷端套管一层硅粒，最后上方铺一层硅粒。这些物料都装在石墨舟里。金属硅的粒度是1-3毫米，化学反应方程式是c+si=sic。反应时间为170分钟，渗硅完成。
将发热体和冷端部粘接成整体，然后将粘接好的硅碳棒放入烘干箱，烘干14个小时。将烘干后的硅碳棒放入焊接炉内进行焊接，焊接温度为1700℃左右。
本发明的优点是：坯体密度均匀，坯体不会纵向开裂。选用的结合剂性能好，不会出现因摩擦过大而造成裂纹的问题。
另外重结晶的过程是高温下细颗粒蒸发凝聚在粗颗粒的结合部，将坯体中的粗颗粒晶体结合在一起，形成一个整体。温度过高会导致碳化硅分解，如果烧成温度低会造成结晶少，这样会导致硅碳棒老化加快，寿命缩短。
硅碳棒冷端部的电阻率在18-24ωmm2/m，接上发热体后的比电阻为12：1---15：1。这样消耗在冷端部上的功率非常少，绝大多数的能量集中在发热部，有利于炉温的提升，非常节能，能大大提高发热体的使用寿命，降低客户的生产成本。
具体实施方式：
制作发热体的原料及重量比为：f24碳化硅10kg，f36碳化硅6.2kg，f46碳化硅2.8kg，f60碳化硅7kg，f80碳化硅7kg，100f碳化硅10.5kg，5s碳化硅12kg，d3e碳化硅7.5kg；
结合剂的原料及重量比为：甲基纤维素0.8kg，聚乙烯醇0.8kg，甘油为1kg，纯净水为4.2kg；
将f24碳化硅10kg，5s碳化硅12kg先在v型混料锅内干混，混合后移到圆形混料锅内，在圆形混料锅内与f36碳化硅6.2kg，f46碳化硅2.8kg，f60碳化硅7kg，f80碳化硅7kg，100f碳化硅10.5kg，d3e碳化硅7.5kg干混，最后添加甲基纤维素0.8kg、聚乙烯醇0.8kg、甘油1kg、纯净水4.2kg进行湿混；
混料锅必须是白钢材质，避免杂质混入影响硅碳棒性能。使用纯净水目的也是避免引入杂质，结合剂能与碳化硅颗粒表面产生较好的界面结合。减少摩擦帮助颗粒在成型过程中重排，使坯体致密化。
将混合均匀的物料放入压机内硬塑挤出成型，成型压力在18—20mpa之间；
然后进行烘干，发热体烘干就是脱水排塑的过程，分自然晾晒和烘干箱烘干两步，生坯晾晒2-3天，自然晾晒后的生坯放入烘干箱烘干，烘干温度170℃，烘干时间为40小时。
用碳管炉将烘干后的发热体烧成，即为重结晶的过程，重结晶温度为2450℃。
生产硅碳棒冷端部用甲基纤维素和聚乙烯醇作为结合剂；
粉料为碳化硅粉（180目），石墨粉（200目）、木粉（60目）、水；
各原料的重量比为：甲基纤维素2kg，聚乙烯醇2kg，碳化硅粉52kg,石墨粉40kg,木粉4kg,水20kg。
首先把各种原料按所述比例在混料锅中混合，混合40分钟后就可以成型，用300吨四柱液压机挤压成型，成型后的生坯先晾晒48小时，然后在烘干箱内烘干10个小时，烘干温度为170℃，在170℃条件下再保温4个小时，就可以渗硅了。渗硅采用的金属硅型号是“441”，使用的设备为氮气保护的碳管炉，金属硅的重量是生坯重量的1.2倍，渗硅温度是1850℃，推进速度是每分钟20毫米。发热碳管内径是φ190mm，发热碳管电阻率是9×10-6ωm；冷端部碳管电阻率是6×10-6ωm，渗硅功率是110kw，在冷端部内孔灌满金属硅料，称好重量后，把生坯用硅粒埋起来，一层冷端套管一层硅粒，最后上方铺一层硅粒。这些物料都装在石墨舟里。金属硅的粒度是1-3毫米，化学反应方程式是c+si=sic。反应时间为170分钟，渗硅完成。
将发热体和冷端部粘接成整体，然后将粘接好的硅碳棒放入烘干箱，烘干14个小时。将烘干后的硅碳棒放入焊接炉内进行焊接，焊接温度为1700℃左右。