[实用新型]一种炭刹车盘化学气相沉积炉内的沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积炉，尤其涉及一种炭刹车盘化学气相沉积炉内的沉积装置，属于刹车盘制造技术领域。

背景技术

航空技术的发展对材料提出了更高的要求，炭刹车盘就是为适应这一要求而发展起来的，其重量轻、易加工、磨损率低、使用寿命长、刹车平稳、不熔融、不变形、不粘连等特点使其在二十世纪六十年代中期一出现就得到了迅速发展，并出现了多种制备方法，化学气相沉积法因其对设备要求简单，产品性能稳定而逐渐成为各生产厂家的首选。

传统的化学气相沉积法制造炭刹车盘的具体方法为：将环状多孔碳纤维炭盘坯体(以下简称炭盘坯体)在石墨底板上摞成一个料柱7(如图1所示)，炭盘坯体6间放入石墨垫片，使炭盘坯体间形成缝隙，并且将料柱顶部用石墨盲板5盖严，这样炭盘坯体内部就形成一个圆柱体空间，将这样的多个炭盘坯体料柱装入沉积炉中，在保证沉积炉一定的真空度情况下加热升温，当炉内达到所需温度时通入炭源气体(如甲烷、丙烷、丙烯、乙炔等碳氢化合物气体)，炭源气体由炭盘坯体料柱内部的圆柱体空间经炭盘坯体端面与炭盘坯体端面之间的缝隙流出被真空泵抽离沉积炉(如图2所示)。在高温环境里炭源气体在流动中裂解出的炭在炭盘坯体的碳纤维周围形成沉积炭。经过多炉次沉积，炭盘坯体碳纤维周围的空隙被沉积炭填充形成一个你中有我，我中有你的整体。在此过程中由于炭源气体滞留时间较短，因而炭源气体的利用率相对较低，炭盘坯体密度较低时利用率在20％左右，随着坯体密度升高炭源气体利用率逐渐下降到10％左右，在炭盘坯体最后一次沉积时其利用率只有5％左右，造成了炭源气体的浪费，同时产生大量焦油，使沉积炉的真空泵负担过大，真空泵更换量和维修保养工作量相对较大。焦油的产生和处理问题已成为困扰整个行业的一大顽疾。同时整个化学气相沉积过程大概要三四个月左右的时间，生产周期过长，成本较高，其生产费用占总成本的60％左右。

实用新型内容

本实用新型针对现有炭刹车盘化学气相沉积过程中炭源气体利用率低以及焦油的产生和处理问题，提供一种炭刹车盘化学气相沉积炉内的沉积装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种炭刹车盘化学气相沉积炉内的沉积装置，其特征在于，包括圆柱形的沉积室，所述沉积室的内腔用于放置炭盘坯体，所述沉积室的底面上设有炭源气体入口，所述沉积室内腔的顶部设有与内腔大小一致的石墨圆环，所述石墨圆环上设有炭源气体出口，所述沉积室的中部安装有一个石墨盲板，所述石墨盲板的大小与炭盘坯体的大小相一致。

本实用新型的化学气相沉积炉内沉积装置的工作原理如下：

在化学气相沉积炉的使用过程中，炭源气体从沉积室底部的炭源气体入口进入，炭源气体在石墨盲板下面由炭盘坯体内到炭盘坯体外经坯体端面被第一次利用，炭源气体在料柱与沉积室腔体之间的空间上升至石墨盲板上，由于石墨圆环和沉积室间没有缝隙，炭源气体只能从石墨盲板上面的炭盘坯体外经两端面到炭盘坯体内的空间后经石墨圆环上的出口排出，被真空泵抽离沉积炉，炭源气体又被利用一次，实现了炭源气体的二次利用。

在一定的工艺条件下，炭盘坯体获得沉积炭的多少与它所能接触到的炭源气体量是成正比的，也即炭盘坯体密度的增长与它所能接触到的炭源气体量成正比。由于在一个生产炉次内送入沉积炉内的炭源气体总量是一定的，也即每个料柱获得的炭源气体总量是一定的。采用本沉积装置后，每个料柱获得的总量气体先通过石墨盲板下面的炭盘坯体，那么这部分炭盘坯体所接触的炭源气体量是未采用这种沉积装置前的两倍。同样道理，石墨盲板上面的炭盘所接触的炭源气体量也是未采用这种沉积装置前的两倍。这样理论上相当于在未采用这种装置时送入原来两倍的炭源气体量，而实际送入的炭源气体量并未改变，所以本沉积装置大幅度提高炭源气体的利用率，沉积速率明显加快，由于炭源气体利用率大幅提高所以焦油量显著减少。

本实用新型的有益效果是：

使用本实用新型沉积装置后，炭源气体的利用率大幅提高，与传统的化学气相沉积法相比炭源气体的利用率由最多的20％左右提高到30％左右，最后一次沉积时炭源气体利用率由5％左右提高到8％左右，缩短生产周期，沉积速率明显加快，焦油量显著减少，真空泵的更换量和维修保养工作量明显降低。

附图说明

图1为炭盘坯体组成的料柱结构示意图；

图2为现有炭刹车盘化学气相沉积过程示意图；

图3为本实用新型炭刹车盘沉积装置的结构示意图；

图1-3中，1、沉积室；2、炭源气体入口；3、石墨圆环；4、炭源气体出口；5、石墨盲板；6、炭盘坯体；7、料柱