способ соединения деталей изделий из карбида кремния

Формула изобретения

СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ, преимущественно электронагревателей, включающий механическую обработку соединяемых поверхностей, нанесение склеивающего состава, содержащего порошки карбида кремния и углерода, и связующее бакелит в соотношении 9 - 10 : 1, термообработку, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, состав дополнительно содержит оксид титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбид кремния 70 - 80

Углерод 18 - 25

Оксид титана 2 - 5

а термообработку проводят при 130 - 180^oС в течение 11 - 13 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий и может быть использовано при изготовлении карбидокремниевых нагревателей. Поскольку толщина футеровки промышленных печей составляет 400-350 мм (а полезный объем печи недостаточен для размещения всего изделия), то приходится нагреватели для печей выпускать составными из центральной части и двух прилегающих к ней выводов. Соединение этих частей в единое целое осуществляется по-разному.

Целью изобретения является упрощение технологии.

Цель достигается тем, что в способе соединения деталей изделий из карбидокремния, преимущественно, электронагрева- телей, включающем механическую обработку соединяемых поверхностей, нанесение склеивающего состава, содержащего связующее, термообработку, в качестве связующего используют бакелит, который смешивают с порошкообразным составом, содержащим карбид кремния, двуокись титана и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.% : карбид кремния 70-80 двуокись титана 2-5 углерод 18-25 в соотношении 1: (9-10), а термообработку проводят при 130-180^оС в течение 11-13 ч.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Подготовляют поверхности соединяемых деталей приданием им шероховатости, а затем наносят склеивающий состав в виде пасты. Для приготовления пасты используют: карбид кремния зеленый Запорожского завода с зернистостью 50 мкм по ГОСТу 3647-80 и с содержанием карбида кремния не менее 98%; углерод в виде коксовой пыли марки КМПЭ, ГОСТ 22898-78 или сажи марки ПМ-15 ГОСТ 7885-86 Электроуглинского завода; двуокись титана.

Сухие порошки названных веществ перемешивают не менее часа. В сухую шихту добавляют жидкий бакелит до получения тестообразной массы. В качестве связующего может быть использовано органическое связующее с углеродистым остатком не менее 40%, наиболее приемлемым является бакелит жидкий марки БЖ-1, БЖ-2 ГОСТ 4559-79.

Перемешивание шихты с бакелитом ведут в течение не менее 30 мин. Масса бакелита составляет около одной десятой части от массы шихты. Перед нанесением вклеивающего состава торцы зачищают и подбирают по срезу так, чтобы зазор не превышал 0,5 мм. Отверждение шва приводят при нагреве до 130-180^оС с выдержкой в течение 11-13 ч.

П р и м е р. На зачищенные концы трубчатых карбидокремниевых нагревателей наносят пасту состава, мас.%: карбид кремния 75, двуокись титана 15, углерод 10, замешанную на бакелите. Производят сборку и склеивание рабочей части с выводами на металлическом лотке с осевым прижимом. Нагрев проводят при 175^оС с выдержкой 13 ч.

Данные по обработке по предлагаемому способу приведены в таблице.

Соединение деталей электронагревателей типа "прихватывания" образуется уже при 30^оС и выдержке не менее 13 ч.

Состав пасты при указанной температуре образует с поверхностным слоем деталей электронагревателя из карбида кремния тонкое, но прочное соединение. При снижении температуры не происходит взаимодействия между поверхностями. При повышении температуры процесс взаимодействия (склеивания) ускоряется и оптимальная температура находится в районе 170-175^оС. Однако выдержка все равно должна быть длительной, не менее 11 ч, так как должны завершиться процессы адгезии, чтобы в дальнейшем при эксплуатации не произошло расслоения соединения. При повышении температуры более 180^оС происходит коагуляция частиц пасты, что нарушает прочность соединения. Выдержка более 13 ч не приводит к улучшению качества соединения, а только удлиняет процесс. Что касается оценки надежности соединения, то обычно испытания партии проходят следующим образом: обработанное изделие помещают в печь или помещают на рабочий стенд и испытывают при условиях эксплуатации, т.е. подводится напряжение, обеспечивающее нагрев до 1200^оС. Далее определяют время до растрескивания нагревателя. При испытании нагревателя типа ВПС, обработанного предлагаемым способом, время надежной работы составило 45 тыс.ч.