專利名稱：一種碳素材料電解膨脹測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種材料的膨脹系數(shù)測量裝置，尤其是一種在電解條件下膨脹狀
況的測量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的示差法線膨脹系數(shù)的測量裝置主要用于材料在一定溫度條件下膨脹系數(shù)的測量，分臥式和立式兩種。在臥式裝置中，由于樣品是水平放置的，結(jié)構(gòu)上無法將樣品浸沒在熔融的電解質(zhì)中，因此也無法實現(xiàn)電流通過樣品池傳入熔融電解質(zhì)再從樣品導出的電解要求，不能用于電解膨脹條件下的測量。而現(xiàn)有技術(shù)中的立式裝置雖可以放置樣品池，但其頂桿沒有導出電流功能、底座沒有導入電流功能，也不能用于電解膨脹條件下；并且樣品池電解質(zhì)空間能夠滿足國際標準IS015379-1和國內(nèi)有色行業(yè)標準YS/T63. 5-2006要求的直徑50mm試樣的電解膨脹測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于碳素材料電解膨脹條件下的測量。
本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種碳素材料電解膨脹測量裝置，包括
機架、設(shè)置在所述機架上的加熱爐以及位于所述加熱爐下方的升降機構(gòu)，還包括電流引出
機構(gòu)、位于所述加熱爐內(nèi)的樣品池和電流引入機構(gòu)；所述電流引出機構(gòu)包括第一石英柱、導
電端子和導電套筒，所述導電端子焊接在所述導電套筒的一端上，所述第一石英柱的一端
從所述導電套筒遠離所述導電端子的一端伸入到所述導電套筒內(nèi)，所述第一石英柱中間開
設(shè)的通孔與所述導電端子的氣流通道連通；所述樣品池包括坩堝架、設(shè)置在所述坩堝架上
的石墨坩堝、設(shè)置在所述石墨坩堝底部的絕緣片；所述電流引入機構(gòu)包括導電套管、第二石
英柱和托盤，所述第二石英柱的一端伸入所述導電套管內(nèi)、另一端與所述托盤固定連接；所
述電流引出機構(gòu)臨近所述導電端子的一端伸入到所述加熱爐內(nèi)、另一端通過所述第一石英
柱與所述機架固定連接；所述導電套管遠離所述托盤的一端與所述坩堝架固定連接，所述
石墨坩堝通過所述坩堝架與所述導電套管電連接；所述托盤設(shè)置在升降機構(gòu)法蘭上。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述導電套筒上套裝有絕緣陶瓷密封套，臨近
所述絕緣陶瓷密封套的所述導電套筒上套裝有引線夾具，所述引線夾具上設(shè)置有連接螺栓
和壓緊螺母。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述導電套管上也套裝有所述引線夾具，所述引線夾具上設(shè)置有所述連接螺栓和所述壓緊螺母。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述托盤上固定安裝有定距管，所述導電套管
上套裝有絕緣套管，所述定距管與所述絕緣套管之間固定安裝有隔熱板。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述托盤上設(shè)置有第二安裝孔，所述第二安裝
孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈，所述第二石英柱安裝在所述第二安裝孔中。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述機架上設(shè)置有固定板，所述固定板上設(shè)置有第一安裝孔，所述第一安裝孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈，所述第一石英 柱安裝在所述第一安裝孔中。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述石墨坩鍋上設(shè)置有坩堝蓋，一個石墨引出 柱穿過所述坩堝蓋上的通孔伸入到所述石墨坩鍋內(nèi)，并且所述石墨引出柱與所述坩堝蓋之 間設(shè)置有第一絕緣環(huán)。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述坩堝架與所述導電套管遠離所述托盤的一 端通過螺紋固定連接。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述機架上設(shè)置有熱電偶，所述熱電偶的一端
固定安裝在所述固定板上、另一端伸入到所述加熱爐內(nèi)。 上述碳素材料電解膨脹測量裝置，所述機架上安裝有位移傳感器。 本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果(l)根據(jù)國際標準IS015379-1、國內(nèi)有色
行業(yè)標準YS/T63. 5-2006的要求，本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置測量結(jié)果的重復
性:r = 0. 2024x平均值+0. 0274 (% )，再現(xiàn)性:R = 0. 23994x平均值+0. 03095 (% ) 。 (2)
本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的第一石英柱為測量固定點，第二石英柱為施力
點；通過升降機構(gòu)對所述第二石英柱施加恒定接觸力，進而對樣品池施加恒定的作用力，這
種結(jié)構(gòu)使測量過程中系統(tǒng)膨脹處于穩(wěn)定狀態(tài)，測量結(jié)果滿足國際標準及國家標準的要求。
(3)本實用新型能夠滿足國際標準IS015379-1和國內(nèi)有色行業(yè)標準YS/T63. 5-2006要求的
直徑50mm試樣的電解膨脹測量。

圖1為本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的電流引出機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的電流引出機構(gòu)A-A方向 的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的電流引入機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3所示本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的電流引入機構(gòu)A-A方向 的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型碳素材料電解膨脹測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中l(wèi)-導電端子，2-導電套筒，3-第一石英柱，4-絕緣陶瓷密封套，5-引線夾 具，6-引出電纜，7-連接螺栓，8-壓緊螺母，9-坩堝架，10-絕緣片，11-碳素樣品，12-石墨 引出柱，13-第一絕緣環(huán)，14-石墨坩堝，15-坩堝蓋，16-托盤，17-固定橡膠圈，18-第二絕 緣環(huán)，19-隔熱板，20-定距管，23-絕緣套管，24-導電套管，25-第二石英柱，26-固定板， 27-熱電偶，28-機架，29-加熱爐，30-升降機構(gòu)法蘭，31-位移傳感器。
具體實施方式下面結(jié)合圖1至圖5對本實用新型做進一步說明，主要步驟如下 本實施例的碳素材料電解膨脹測量裝置，包括機架28、設(shè)置在所述機架28上的加 熱爐29以及位于所述加熱爐29下方的升降機構(gòu)，還包括電流引出機構(gòu)、位于所述加熱爐 29內(nèi)的樣品池和電流引入機構(gòu)；所述電流引出機構(gòu)包括第一石英柱3、導電端子1和導電套 筒2，所述導電端子1焊接在所述導電套筒2的一端上，所述第一石英柱3的一端從所述導電套筒2遠離所述導電端子1的一端伸入到所述導電套筒2內(nèi)，所述第一石英柱3的長度 大于所述導電套筒2的長度；所述樣品池包括坩堝架9、設(shè)置在所述坩堝架9上的石墨坩堝 14、設(shè)置在所述石墨坩堝14底部的絕緣片10 ;所述電流引入機構(gòu)包括導電套管24、第二石 英柱25和托盤16，所述第二石英柱25的長度大于所述導電套管24的長度，所述第二石英 柱25的一端伸入所述導電套管24內(nèi)、另一端與所述托盤16固定連接；所述電流引出機構(gòu) 臨近所述導電端子1的一端伸入到所述加熱爐29內(nèi)、另一端通過所述第一石英柱3與所述 機架28固定連接；所述導電套管24遠離所述托盤16的一端與所述坩堝架9固定連接，所 述石墨坩堝14通過所述坩堝架9與所述導電套管24電連接；所述托盤16設(shè)置在升降結(jié)構(gòu) 法蘭30上。所述導電套筒2上套裝有絕緣陶瓷密封套4，臨近所述絕緣陶瓷密封套4的所 述導電套筒2上套裝有引線夾具5，所述引線夾具5上設(shè)置有連接螺栓7和壓緊螺母8。所 述導電套管24上也套裝有所述引線夾具5，所述引線夾具5上設(shè)置有所述連接螺栓7和所 述壓緊螺母8。所述托盤16上固定安裝有定距管20，所述導電套管24上套裝有絕緣套管 23，所述定距管20與所述絕緣套管23之間固定安裝有隔熱板19。所述托盤16上設(shè)置有第 二安裝孔，所述第二安裝孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈17，所述第二石英柱 25安裝在所述第二安裝孔中。所述機架28上設(shè)置有固定板26，所述固定板26上設(shè)置有第 一安裝孔，所述第一安裝孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈17，所述第一石英柱 3安裝在所述第一安裝孔中。所述石墨坩鍋14上設(shè)置有坩堝蓋15，一個石墨引出柱12穿 過所述坩堝蓋15上的通孔伸入到所述石墨坩鍋14內(nèi)，并且所述石墨引出柱12與所述坩堝 蓋15之間設(shè)置有第一絕緣環(huán)13。所述坩堝架9與所述導電套管24遠離所述托盤16的一 端通過螺紋固定連接。所述機架28上設(shè)置有熱電偶27，所述熱電偶27的一端固定安裝在 所述固定板26上、另一端伸入到所述加熱爐29內(nèi)。所述機架28上安裝有位移傳感器31。 在本實施例中，所述加熱爐29提供所述樣品池內(nèi)的熔鹽電解所需溫度，所述加熱 爐29固定安裝在所述機架28上，其上端設(shè)置有固定所述電流引出機構(gòu)的引出端的通道，所 述電流引出機構(gòu)與所述加熱爐29之間的間隙通過所述絕緣陶瓷密封套4進行密封。所述 電流引出機構(gòu)一方面作為電解電流的引出端子，實現(xiàn)電解電流的導通；另一方面還作為測 量裝置的固定端；此外，還作為保護性氣體的通道。所述第一石英柱3的一端穿過所述機 架28上端的橫梁并伸入到所述固定板(26)上設(shè)置的第一安裝孔中；在所述第一石英柱3 中間開有通孔，與所述導電端子1的氣流通道連通；保護性氣體從所述機架28上端通過所 述第一石英柱3中間的通孔以及所述導電端子1的氣流通道引入所述加熱爐29內(nèi)，使整個 測量過程處于保護性氣體保護狀態(tài)。將樣品放入所述樣品池底部的所述絕緣片IO上，熔鹽 電解質(zhì)均勻放置在所述石墨坩堝14和樣品周圍的環(huán)形部位。當所述樣品池進入所述加熱 爐29后，在一定的溫度下熔鹽熔化，成為導體，將電流通過樣品側(cè)表面引入樣品內(nèi)部，使樣 品在一定電流密度、一定溫度下進行反應，測量其電解膨脹。電流引入機構(gòu)一方面將樣品池 與升降機構(gòu)連接，使得所述樣品池在升降機構(gòu)的作用下進入或退出所述加熱爐29 ;另一方 面將電流引至所述石墨坩堝14 ;此外，通過測量電流引入機構(gòu)的位移變化確定樣品的膨脹 量；所述托盤16上設(shè)置的多層所述隔熱板19能夠有效保地持爐內(nèi)氣氛，減少熱量損失。 本實施例的碳素材料電解膨脹測量裝置滿足國際標準IS015379-1和國內(nèi)有色行 業(yè)標準YS/T63. 5-2006的要求。在本實施例中，所述絕緣片10為氧化鋁陶瓷，放置在所述 石墨坩堝14底部，將樣品端面與所述石墨坩堝14絕緣。為保證安全性，所述托盤16與所
5述導電套管24間用所述第二絕緣環(huán)18絕緣，所述導電套管24外套所述絕緣套管23，與周圍機構(gòu)絕緣；所述絕緣套管23與所述第二絕緣環(huán)18均由陶瓷制成，電流通過引線夾具5上的引出電纜6與所述導電套管24連接，所述導電套管24的上端外表面設(shè)置有螺紋，與所述坩堝架9通過螺紋固定連接。 本實施例的碳素材料電解膨脹測量裝置應用于鋁用炭素預焙陽極、炭素電極等在熔鹽電解質(zhì)中膨脹狀況的測定。在具體使用的時候，將所述加熱爐29垂直放置于所述機架28上，保持所述電流引入機構(gòu)中心與加熱爐膛中心在一條垂直線上。將待測樣品制成直徑為30mm，長度為50mm的圓柱體并放入樣品池的絕緣片中間，電解質(zhì)按比例及重量要求配好，均勻地鋪在待測樣品和石墨坩堝之間的環(huán)形空間，將石墨引出柱放在樣品上端。啟動升降機構(gòu)將樣品池送入所述加熱爐內(nèi)，使得所述石墨引出柱12與所述電流引出機構(gòu)的所述導電端子1接觸。啟動加熱系統(tǒng)約2 4小時，使加熱爐溫達到要求的溫度并穩(wěn)定，待電解質(zhì)全部熔化后啟動電解電源，測量通電兩小時內(nèi)的膨脹量。實驗結(jié)束，關(guān)閉電解電流、停止加熱，使石墨坩堝在爐內(nèi)冷卻至室溫。本實施例的第一石英柱和第二石英柱采用石英含量在99. 9%以上的熔融石英做石英柱，膨脹系數(shù)很小，使測量結(jié)果的重復性得到提高。
權(quán)利要求一種碳素材料電解膨脹測量裝置，包括機架(28)、設(shè)置在所述機架(28)上的加熱爐(29)以及位于所述加熱爐(29)下方的升降機構(gòu)，其特征在于，還包括電流引出機構(gòu)、位于所述加熱爐(29)內(nèi)的樣品池和電流引入機構(gòu)；所述電流引出機構(gòu)包括第一石英柱(3)、導電端子(1)和導電套筒(2)，所述導電端子(1)焊接在所述導電套筒(2)的一端上，所述第一石英柱(3)的一端從所述導電套筒(2)遠離所述導電端子(1)的一端伸入到所述導電套筒(2)內(nèi)，所述第一石英柱(3)中間開設(shè)的通孔與所述導電端子(1)的氣流通道連通；所述樣品池包括坩堝架(9)、設(shè)置在所述坩堝架(9)上的石墨坩堝(14)、設(shè)置在所述石墨坩堝(14)底部的絕緣片(10)；所述電流引入機構(gòu)包括導電套管(24)、第二石英柱(25)和托盤(16)，所述第二石英柱(25)的一端伸入所述導電套管(24)內(nèi)、另一端與所述托盤(16)固定連接；所述電流引出機構(gòu)臨近所述導電端子(1)的一端伸入到所述加熱爐(29)內(nèi)、另一端通過所述第一石英柱(3)與所述機架(28)固定連接；所述導電套管(24)遠離所述托盤(16)的一端與所述坩堝架(9)固定連接，所述石墨坩堝(14)通過所述坩堝架(9)與所述導電套管(24)電連接；所述托盤(16)設(shè)置在升降機構(gòu)法蘭(30)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述導電套筒(2)上套裝有絕緣陶瓷密封套(4)，臨近所述絕緣陶瓷密封套(4)的所述導電套筒(2)上套裝有引線夾具(5)，所述引線夾具(5)上設(shè)置有連接螺栓(7)和壓緊螺母(8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述導電套管(24)上也套裝有所述引線夾具(5)，所述引線夾具(5)上設(shè)置有所述連接螺栓(7)和所述壓緊螺母(8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述托盤(16)上固定安裝有定距管(20)，所述導電套管(24)上套裝有絕緣套管(23)，所述定距管(20)與所述絕緣套管(23)之間固定安裝有隔熱板(19)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述托盤(16)上設(shè)置有第二安裝孔，所述第二安裝孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈(17)，所述第二石英柱(25)安裝在所述第二安裝孔中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述機架(28)上設(shè)置有固定板(26)，所述固定板(26)上設(shè)置有第一安裝孔，所述第一安裝孔的內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有固定橡膠圈(17)，所述第一石英柱(3)安裝在所述第一安裝孔中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述石墨坩鍋(14)上設(shè)置有坩堝蓋(15)，一個石墨引出柱(12)穿過所述坩堝蓋(15)上的通孔伸入到所述石墨坩鍋(14)內(nèi)，并且所述石墨引出柱(12)與所述坩堝蓋(15)之間設(shè)置有第一絕緣環(huán)(13)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述坩堝架(9)與所述導電套管(24)遠離所述托盤(16)的一端通過螺紋固定連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述機架(28)上設(shè)置有熱電偶(27)，所述熱電偶(27)的一端固定安裝在所述固定板(26)上、另一端伸入到所述加熱爐(29)內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的碳素材料電解膨脹測量裝置，其特征在于，所述機架(28)上安裝有位移傳感器(31)。
專利摘要本實用新型的碳素材料電解膨脹測量裝置，包括機架、設(shè)置在所述機架上的加熱爐以及位于所述加熱爐下方的升降機構(gòu)，還包括電流引出機構(gòu)、位于所述加熱爐內(nèi)的樣品池和電流引入機構(gòu)；所述電流引出機構(gòu)包括第一石英柱、導電端子和導電套筒；所述樣品池包括坩堝架、設(shè)置在所述坩堝架上的石墨坩堝、設(shè)置在所述石墨坩堝底部的絕緣片；所述電流引入機構(gòu)包括導電套管、第二石英柱和托盤；所述導電套管遠離所述托盤的一端與所述坩堝架固定連接，所述石墨坩堝通過所述坩堝架與所述導電套管電連接；所述托盤設(shè)置在升降機構(gòu)法蘭上。本實用新型的碳素材料電解膨脹測量裝置能夠用于碳素材料電解膨脹條件下的測量。
文檔編號G01N27/26GK201488971SQ20092022298
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者李紅梅 申請人:北京英斯派克科技有限公司