碳化硅烧结炉简介

本设备为间歇式电阻加热炉，主要用于无压碳化硅烧结，以及硬质合金、粉末冶金行业各种粒度的碳化钨粉、碳化铬粉、碳化钛粉、碳化钒粉等金属粉末与复合金属粉末的冷压成型与烧结处理。

主要技术参数

极限温度：2450 ℃
工作温度：2300 ℃
极限真空：1 Pa（冷态、空炉、洁净炉膛）
漏率：停泵 15 min 后 12 h 内≤10 Pa/h
控温精度：±1 ℃
供电：380 V，50 Hz，三相
加热元件：石墨管 + 石墨棒
保护气氛：氩气（通过石墨管/棒导入）
常用恒温区尺寸：
300 × 300 × 500 mm
400 × 400 × 800 mm
500 × 500 × 1300 mm

600 × 600 × 1400 mm

2300 °C 碳化硅烧结炉技术方案(2025 版)

一、设备简介

本碳化硅烧结炉为间歇式电阻加热、石墨发热体、氩气保护、高真空(1 Pa 级)超高温烧结炉,专为无压碳化硅、重结晶碳化硅、氮化硼及硬质合金粉末的脱脂-烧结一体化工艺设计。采用全新 PLC+IPC 双核控温平台,极限温度 2450 ℃,长期工作温度 2300 ℃,单炉生产周期 24-36 h,年工作时间≥7200 h。

二、遵循标准

GB/T 10067.1-2019 电热装置基本技术条件

GB/T 10066.1-2019 电热设备试验方法

JB/T 8195-2019 真空电阻炉技术条件

AMS 2750F 高温测量(可选 Nadcap 版)

CE 认证:2014/35/EU LVD、2014/30/EU EMC

压力容器:GB 150.1~4-2011(真空腔体按外压设计)

三、用途

碳化硅陶瓷:晶圆托盘、辊棒、反射镜、喷嘴、防弹板。

氮化硼陶瓷:绝缘散热基板、坩埚。

硬质合金:WC、TiC、Cr?C?、VC 等金属粉末及复合粉冷压坯烧结。

粉末冶金:高比重合金、高熵合金、金属陶瓷。

四、工作原理

脱脂阶段:室温-600 ℃,动态 N? 载气+2 Pa 微正压,聚合物裂解产物经“三级冷凝+燃烧”尾气系统排出。

烧结阶段:600-2300 ℃,Ar 微正压 20-50 kPa,石墨发热体辐射加热,多区红外闭环控温,坯体发生蒸发-凝聚与固相烧结,密度由 55 % 提高到 98 % 以上。

冷却阶段:2300-200 ℃,分三段:①自然慢冷至 1800 ℃防开裂;② 2 bar Ar 快充冷(可选 10 bar He);③循环风机+换热器快速冷至 200 ℃出炉。

五、主要技术参数

电炉名称：碳化硅烧结炉

极限温度:2450 ℃

工作温度:2300 ℃(连续)

有效均温区:300×300×500、400×400×800、500×500×1300、600×600×1400 mm(四选一,±5 ℃)

极限真空:1 Pa(冷态、空炉、洁净)

压升率:≤10 Pa/12 h(停泵 15 min 后计)

控温精度:±1 ℃(红外仪+PID 多段)

升温速率:空载 600 ℃/h(可编程限制)

冷却速率:满载 35 ℃/min(1200 ℃以下)

额定功率:150-400 kW(按炉膛规格)

供电:380 V±10 %,50 Hz,3P+N+PE,三相五线

保护气氛:Ar 99.999 %,N? 99.9 %(脱脂段),H? 可选(≤3 % 体积比)

冷却水:15-25 ℃,0.3-0.5 MPa,10-25 m3/h

压缩空气:0.4-0.6 MPa,50 L/min

六、可增选配置

脱脂模块:三阶段尾气焚烧+碱洗+活性炭吸附,满足 VOC<20 mg/m3。

快冷系统:10 bar He 快充+外循环换热器,缩短周期 8-10 h。

多区独立控温:≤12 区,均匀性 ±3 ℃。

氧/水分在线监测:≤1 ppm。

自动装卸车:轨道式/AGV 对接,承重 3 t。

七、结构特点(模块化设计)

炉壳模块

双层 304L+Q345R 水冷壁,法兰 O 型圈真空密封,外壁温升<35 ℃。

炉胆/隔热模块

30 mm CFC 硬毡+50 mm 石墨软毡+多层 Mo 反射屏,可整体吊装更换,寿命≥3000 炉次。

加热器模块

等静压石墨管+石墨棒组合,分区串并联,端子采用大电流水冷铜排+高温陶瓷绝缘,寿命≥1500 炉次。

真空与气氛模块

机械泵+罗茨泵+扩散泵/分子泵三级,全不锈钢管路,带 DN63 气动高真空挡板阀。

控温/测温模块

双比色红外仪 1000-2500 ℃,C 分度钨铼热电偶 0-1800 ℃,自动切换,断偶、超差报警。

水冷与快冷模块

闭式冷却塔一体化,不锈钢板式换热器,带电导率<50 μS/cm 自动补水。

电控与安全模块

西门子 S7-1500 PLC+15" 触摸屏+IPC 远程监控,三级权限,USB 工艺导出,断电自动充气保护。

软件模块

工艺配方库≥200 条,实时曲线、报警日志、批次报告自动生成 PDF+CSV。

八、标准配置清单(单台)

炉体(含加热器、隔热层、炉床 CFC 板) 1 套

真空系统(机械泵 70 L/s+罗茨泵 300 L/s+扩散泵 5000 L/s) 1 套

氩气/N? 质量流量控制器 3 路

红外测温仪+钨铼热电偶 各 1

西门子 PLC+触摸屏+工控机 1 套

闭式水冷机 1 套(含去离子器)

尾气燃烧+水洗塔 1 套

随机工具、备用 O 型圈、石墨垫片 1 批

中/英文操作手册、出厂检验报告、合格证 1 份

九、易损件与寿命

石墨发热体:1500-2000 炉次(与工艺气氛相关)

CFC 隔热毡:3000 炉次

钨铼热电偶:200 炉次(高温段)

红外仪灯泡:≥1000 h

O 型圈(氟橡胶/全氟醚):500 炉次(建议每年更换)

真空泵油:每 500 h 或发黑即换

十、使用寿命

整机设计寿命≥10 年或 20000 炉次(以先到为准),关键部件可模块化更换。

十一、售后质保

质保期:自验收合格之日起 12 个月或 1000 炉次(先到为准)。

响应时间:24 h 内远程诊断,国内 72 h 到场,国际 5 天内到场。

质保范围:非人为损坏的机械、电气、真空故障免费维修或更换;石墨、CFC、密封圈等消耗品除外。

终身提供技术支持、备件供应及工艺升级服务。

十二、包装运输

小型仪表、阀门、真空泵:熏蒸木箱+真空防潮袋+减震泡沫。

炉体、控制柜:简易包裹+防水雨布+运输支撑架,适合海运/陆运/40'HQ。

运输标识:重心、吊点、防潮、向上、易碎标签齐全,随箱提供装箱单与三维吊装图。

十三、使用注意事项(含加热元件)

升温前真空≤5 Pa 方可送电,严禁在氧化气氛下超过 400 ℃。

石墨发热体脆性大,装料时避免碰撞,每炉检查弯曲度<2 mm。

冷却水流量≤额定值 80 % 时自动停机,须定期检查电导率<50 μS/cm。

严禁同炉混装含 S、P、Pb、Zn 等低熔点金属的坯件,防止石墨腐蚀。

停炉后保持真空或充 Ar 至 50 kPa,防止湿空气进入导致石墨氧化粉化。

红外窗口每 10 炉次擦拭一次,防止 SiO 蒸汽沉积影响测温。

炉床承重≤设计值 120 %,坯件距发热体≥30 mm,避免局部过热。

首次使用或更换加热器后,执行 1000 ℃×2 h 空炉烘烤,排除吸附气体。

十四、操作方法(简化流程)

开机前检查水、电、气、真空泵油位。

装料→关闭炉门→手动锁圈→启动真空泵→粗抽至 100 Pa→开扩散泵→精抽至 1 Pa。

选择配方:脱脂/烧结/冷却曲线已预存,确认后一键启动。

系统自动切换:低温段钨铼热电偶→1500 ℃以上自动切换红外仪。

工艺结束→自动充 Ar 至 50 kPa→启动快冷风机→200 ℃出炉。

取出工件→记录批次报告→检查炉膛、发热体、O 型圈→填写点检表。

关机:保持微正压 Ar,关闭水源、电源、气源,做好 6S。

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