在真空爐中，石墨電極頭 （用于導電、加熱或支撐的要害部件）的溫度控制直接影響加熱功率、工藝安穩性及電極壽數。其溫度規劃需根據詳細運用（如燒結、CVD、石墨化等）精確調控，以下是控制關鍵：
一、石墨電極頭的典型溫度規劃
運用場景
溫度規劃
控制方針
低溫處理
室溫~800℃
避免氧化，確保導電安穩性
高溫燒結
800~1800℃
均勻加熱，避免熱應力開裂
CVD堆積
1000~2200℃
精確控溫（±5℃），確保膜層質量
石墨化處理
2000~3000℃
極限高溫下的抗氧化與結構完整性
二、溫度控制的核心方法
1.加熱方法與功率調度
電阻加熱：
經過調整輸入電流/電壓控制溫度（需考慮石墨電阻率隨溫度變化）。
公式：功率 P=I2R ，其間石墨電阻R隨溫度升高而下降（負溫度系數）。
感應加熱：
高頻感應線圈非接觸加熱，升溫快但需精確控制頻率以避免部分過熱。
2.溫度監測技能
熱電偶：
選用C型（鎢錸5/26） 或 B型（鉑銠30/6） 熱電偶，最高耐溫2300℃。
設備方位：電極頭外表或近端（避免直接觸摸電流途徑）。
紅外測溫：適用于高溫或旋轉電極，需校準石墨發射率（一般0.7~0.9）。
3.控溫戰略
PID閉環控制：根據熱電偶反響動態調度功率，削減超調（參數需針對石墨熱慣性優化）。
多段程序升溫：分階段設定升降溫速率（如：低溫段5℃/min，高溫段2℃/min）。
三、要害注意事項
1.避免氧化與蒸發
真空度要求：溫度＞500℃時，通入Ar/H2保護氣。
涂層保護：電極頭外表涂覆 SiC 、TaC 或 熱解碳 ，延伸高溫壽數。
2.避免熱應力損壞
均勻加熱：多電極對稱布局，避免單側過熱（如三相溝通供電平衡）。
結構設計：極頭與聯接件選用 錐形螺紋 或 彈性夾持 ，補償熱膨脹差異。
3.電流密度束縛
安全規劃：石墨電極的電流密度一般≤20A/cm2（高溫下需降至10A/cm2以下）。
接觸電阻辦理：電極與銅纜聯接處運用 石墨銅復合墊片 ，削減接觸發熱。
四、常見問題與解決方案
問題
原因
解決方案
電極頭開裂
熱應力或機械振動
優化升降溫曲線，加強支撐結構
溫度動搖大
PID參數未調優或熱電偶毛病
重新校準熱電偶，調整PID積分時刻
外表氧化掉落
真空泄露或保護氣不足
檢查密封性，添加涂層或氣體流量
電流過載發熱
接觸不良或電流密度過高
清潔接觸面，下降作業電流
五、運用事例
碳化硅燒結爐：石墨電極頭需在2100℃±10℃下安穩作業，選用 C型熱電偶+紅外雙反響 ，協作Ar保護氣。
金剛石薄膜CVD：電極頭溫度控制在900~1200℃，經過 脈沖電流調度 避免甲烷裂解不均。
六、總結
石墨電極頭的溫度控制需概括：
加熱方法 （電阻/感應）與 功率精準調度；
多傳感器監測 （熱電偶+紅外）與 閉環控制；
抗氧化方法 （真空/涂層）與 熱膨脹補償；
電流密度辦理 避免部分過熱。
經過上述方法，可確保電極頭在極端高溫下安穩作業，延伸運用壽數并提高工藝一致性。
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