Материал для электронагревателя на основе углеродного волокна

5 нблиотена МБ НИ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет 3 (53)М. Кд.Н 05 В 3/14 Н 01 В 1/04 Гоеудеротееннмй комнтет СССР до делам нзооретеннй н открытнй(53) УДК 621.3, .036.662,9:365. ,43 (088,8) Опубликовано 30.12.80 Бюллетень .% 48 Дата опубликования описания 30.12.80 Л. Л, Разумов, В. Г. Нагорный и В, И, Костиков(54) МАТЕРИАЛ ДЛЧ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА Изобретение относится к электротехнике, в частности к материалам для электронагрева.телей, применяемым при повышенных темпера. турах (до 2500 С и более). в вакууме илн инертной среде.5Известны токопроводящие материалы для электронагревателей, содержащие утлеродное волокно и нитроуглерод 11.Недостатком их являются низкие физико- механические показатели.Известен материал для электронагревателя на основе утлеродного волокна и коксополимерлого связующего, взятых в соотношении 1:1 (вес,%) 21,15Недостатком указанного материала является его высокая пористость (до 90%) и низкая плотность (0,06-0,18 г/см ) получаемого нагревательного элемента и, как следствие этого, низкая эксплуатационная стойкость элек.тронагревателя.Целью изобретения является повышение .прочности материала для изготовления электро. нагревателей. Она достигается тем, что в материал йа ос- нове углеродного волокна и коксополимер. ного связующего введен пироуглерод, а компо. ненты взяты в соотношении, вес,%:Углеродное волокно 51 - 70Коксополимерноесвязующее 15-30Пироуглерод ОстальноеУказанные пределы содержания коксополи. мерного связующего обеспечивают равномерную связь углеродных волокон между собой, создавая при этом определенйое количество открытой пористости. При содержании в материале коксололимерного связующего менее 15 вес.% не обеспечивается создание прочного каркаса композиции вследствие неполного связывания углеродных волокон между собой в объеме материала. В свою очередь, при содержании коксополимерного связующего более 30 вес,% резко увеличивается пористость материала, в результате чего снижается объемная плотность композиции. Введение пироутлерода в количестве 10-20 вес,% позволяет заполнить открытую пористость коксополимерного связую.792612 Таблица 1 Компоненты Углеродное волокно 51 60 65 75 Коксополимерное связующее 29 30 20 15 Пироуглерод. 20 10 20 1 О щего и тем самым обеспечить высокую плотность и прочность коксопироуглеродной мат.рицы. При привесе пироуглерода менее 10 вес.%в композиции остаются незаполненные поры,что отрицательно сказывается на качестве мат.рицы. Привес более 20 вес,% неоправдан ввиду того, что появляются излишки пироугле.рода, которые осаждаются на поверхности ма.териала и блокируют транспортные поры, препятствуя процессу отложения углеродного мате Ориала из газовой фазы внутри тела материала.Пироуглерод, отложенный на поверхности, резко уменьшает тсрмостойкость изделия вследствие высокой текстуры и болыпой раз.ницы в коэффициентах термлческого расши. дрения связующего и пироуглеродного покрытия. Указанное количество коксополимерного связующего связывает углеродное волокно, оптимальное количество которого лежитв пределах 51-70 вес.%, придавая композициивысокие физико-механические характеристи.ки. При содержании углеродного волокна ме.нее 51 вес,% наблюдается дефицит армирующего материала основы, следствием чего является снижение прочностных характеристикматериала, При содержании углеродных воло.кон более 70 вес,% не может быть обеспе.чено создание прочного каркаса из-за появления определенного количества углеродныхволокон, не связанных между собой (дефицит связующего вещества),Технология изготовления материала заключается в следующем.Предварительно дозированное количествоуглеродного волокна в виде непрерывного жгута пропитывают дозированным количеством полимерного связующего с выходом кокса при пиролизе 50-55%, например фенолформальдегидного, и, укладывая жгуты в опреде.ленном порядке, формуют, например, в видепластин при 160 - 200 С и давлении 50 -70 кг/см, затем карбонизуют в нейтральнойзили восстановительной среде при 900-1300 Си скорости подъема температуры 10- 17 град/ч,после чего в поры полученного материала осаж.дают пироуглерод в количестве 10 - 20 вес,%с помощью обработки в среде угреводородов,например метане, при 950 - 980 С,Далее композицию в зависимости от температуры эксплуатации электронагревателя термообрабатывают, например, при 2500 С,По описанной технологии были изготов.лены четыре композиции 1 - 4, состав которыхприведен в табл, 1,Физико-механические свойства известнойи предлагаемой композиций приведены втабл. 2. Из данных табл, 2 следует, что предлагаемый материал обладает более высокими физи. ко-механическими показателями по сравнению с известными материалами.Кроме того, в условиях промышленного опробования при пропускании через материал электронагревателя электрического тока плотностью до 150 А/см и напряжением 10 - 20 В в вакууме 10 з мм рт,ст. обеспечивалась надежная работа электронагревателя при 2000 С в течение 600 циклов,/м 2500 2900 1,45 1,37 150 28рого формул з о оксополимерное связу бретения вателя на основе 15 - 3 Остал Материал для эл тронагрс коксо ое углеродного волокназующим, о т л и ч ю и зкспертиз елью повышения очнос х материаловВ. П, Соседова теля, он дополнителрод, а компоненты о яты в 61,кл,Н ношении, вес.%: Углеродное волокно 51 Составитель А. ХодатаеваТехред С, Мигунова . Корректор М. Коста едактор А ков Подпис к аз 9623/66 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35 Раушская наб., д, 4 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная полимерным свяй с я тем, что,и электронагреважит пироуглеледующем соот. ПнроуглеродИсточники информапринятые во внимание пр1, Свойства конструкциа основе углерода, Под р975, с. 325 327.2, Патент Англии М 14444976.