Графитовый горшок и способ его изготовления

Настоящее изобретение относится к области техники кухонных принадлежностей и, в частности, к графитовому горшку и способу его изготовления. Графитовый горшок содержит корпус горшка, выполненный из графита, при этом корпус горшка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, где по меньшей мере к внутренней стенке присоединена твердоуглеродная пленка, имеющая твердость выше, чем твердость слоя пленки смолы политетрафторэтилена (ПТФЭ). Предлагается также графитовый горшок (вариант), а также способы их изготовления (варианты). Технический результат – благодаря предложенным новым конструктивным особенностям графитового горшка, достигается быстрый и равномерный нагрев корпуса, повышается его износостойкость и срок службы, а также за счет адсорбционных свойств его корпуса, оказывается благоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. 4 н.з. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области техники кухонных принадлежностей и, в частности, к графитовому горшку и способу его изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Графит состоит из атомов углерода. Аминокислоты и нуклеотиды, являющиеся основными элементами жизни, также образованы с использованием элементарного углерода в качестве каркаса. Можно сказать, что если нет углерода, то нет жизни. Поэтому, несмотря на то что графит выглядит черным, он является самым чистым материалом в живой природе и оказывает положительное и здоровое воздействие на организм человека.

1. Изделие из графита может излучать в дальней инфракрасной области спектра после нагрева.

Дальнее инфракрасное излучение может улучшать функции организма, наполняя человеческий организм бодростью и энергией, а также эффективно предотвращать различные заболевания, например, активируя молекулы воды и повышая содержание кислорода в организме, делая людей сообразительными и создавая приподнятое настроение; повышает метаболизм и регулирует нейрогуморальную регуляцию; эффективно предотвращает болезни, вызванные нарушениями обмена веществ, такие как диабет, гиперлипидемия, ожирение, подагра; улучшает кровообращение, особенно в микроциркуляторной системе; обладает способностью предотвращения заболеваний, вызванных нарушениями микроциркуляторной системы, таких как гипертония, сердечно-сосудистые заболевания, опухоли, артрит, охлаждение конечностей и квадриплегия; обладает эффектом отбеливания и улучшения внешнего вида, уменьшает воспаления и снимает отеки; улучшает иммунологическую функцию организма человека, регулируя кислотно-щелочное равновесие в крови, снижает вредное воздействие алкоголя и табака, усиливая функции печени и другие функции.

2. Изделие из графита обладает хорошей адсорбционной способностью.

Пористая структура углерода позволяет придавать ему хорошую адсорбционную способность, поэтому углерод часто используют в качестве адсорбирующего материала для адсорбции влаги, запахов, токсичных веществ и т.д. Авторы изобретения провели эксперимент, заключающийся в том, что графитовый противень, использованный для поджаривания мяса за несколько дней до этого, выглядел очень чистым, однако когда его нагрели индукционной плитой, можно было видеть как жир и вредные вещества, адсорбированные в процессе обжаривания мяса, медленно вытекают. Однако людям не надо об этом беспокоится, поскольку противень может быть легко очищен бумажной салфеткой.

3. Изделие из графита обладает превосходной теплопроводностью, может быстро переносить тепло, оно может равномерно нагреваться и может обеспечивать экономию топлива.

Выполненные из графита противень, горшок и тому подобное могут нагреваться быстро, приготовляемая в них пища разогревается равномерно и готовится от внутренней части к наружной, продолжительность нагрева является небольшой и приготовленная пища имеет хороший вкус, при этом сохраняются исходные питательные вещества. Авторы изобретения провели эксперимент, заключающийся в том, что для жарки мяса использовали графитовый противень, при этом вначале индукционную плиту включили в режиме высокой температуры, в котором она может нагреться всего за 20-30 секунд, после этого на индукционную плиту поместили пищу, при этом индукционную плиту нужно было только переключить в режим с низким уровнем нагрева, который выгоден с точки зрения экономии энергии.

4. Изделие из графита обладает химической стойкостью и эрозионной стойкостью.

Графит обладает хорошей химической стойкостью при нормальной температуре и невосприимчив к эрозии в результате воздействия какой-либо сильной кислоты, сильного основания и органического растворителя. Поэтому графитовое изделие имеет небольшие потери даже после длительного использования, и после очистки оно выглядит как новое. Изделие из графита является экологически чистым, гигиеничным, не имеет радиоактивного загрязнения и устойчиво к высоким температурам.

5. Для преобразования в графит углерод необходимо подвергать процессу графитизации в течение по меньшей мере десять дней и ночей в высокотемпературной среде при температуре 2000-3300°С. В результате все токсичные и вредные вещества из графита выводятся, и графит стабилен при температуре по меньшей мере ниже 2000°С. Графитовый горшок имеет вышеуказанные преимущества. Однако графит является относительно мягким и не износостойким, в процессе использования и углеродный порошок легко выпадает из графита. Общий подход к решению этого вопроса в настоящее время заключается в покрытии поверхности графита слоем пленки смолы, содержащей политетрафторэтилен (ПТФЭ). Однако из-за чрезмерной плотности такого покрытия ослабляются характеристики дальнего инфракрасного излучения и адсорбционная способность графитового горшка.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предложен графитовый горшок и способ его изготовления с целью решения технической проблемы, заключающейся в том, что из-за чрезмерной плотности покрытия графитового горшка ослабляются характеристики дальнего инфракрасного излучения и адсорбционная способность графитового горшка.

Для решения вышеуказанной технической проблемы, вариант осуществления первого аспекта настоящего изобретения предусматривает графитовый горшок, содержащий корпус горшка, выполненный из графита, корпус горшка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом по меньшей мере к внутренней стенке присоединена твердоуглеродная пленка.

Обеспечиваемые положительные технические результаты настоящего изобретения заключаются в следующем:

к поверхности внутренней стенки корпуса горшка присоединена твердоуглеродная пленка, причем твердость твердоуглеродной пленки является более высокой, чем твердость существующего слоя пленки смолы ПТФЭ, что гарантирует износостойкость графитового горшка, при этом углеродная пленка имеет превосходную воздухонепроницаемость, что в полной мере способствует свойствам высокой теплопроводности, быстрой передачи тепла и равномерного нагрева корпуса графитового горшка; и в процессе использования полностью проявляются характеристики дальнего инфракрасного излучения и адсорбционные свойства корпуса графитового горшка, что очень благоприятно для окружающей среды и здоровья.

Кроме того, к поверхности твердоуглеродной пленки присоединено противопригарное покрытие.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: дополнительное присоединение противопригарного покрытия к поверхности твердоуглеродной пленки улучшает неприлипаемость графитового горшка, и, кроме того, поскольку твердоуглеродная пленка является нижним слоем противопригарного покрытия, все покрытие графитового горшка является относительно тонким, что не оказывает влияния на свойства графитового горшка.

Дополнительно к внешней стенке присоединено противопригарное покрытие или твердоуглеродная пленка.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: присоединение противопригарного покрытия к поверхности внешней стенки повышает износостойкость внешней стенки графитового горшка; а присоединение твердоуглеродной пленки к поверхности внешней стенки обеспечивает износостойкость самого графитового горшка, не оказывая влияния на свойства графитового горшка.

Кроме того, толщина углеродной пленки находится в пределах от 1,0 мкм до 50 мкм.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: углеродная пленка, имеющая толщину в пределах от 1,0 мкм до 50 мкм, обеспечивает проявление благоприятных свойств корпуса графитового горшка, при этом обеспечивая износостойкость графитового горшка.

Кроме того, толщина углеродной пленки находится в пределах от 10 мкм до 30 мкм.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: углеродная пленка, имеющая толщину в пределах от 10 мкм до 30 мкм, обеспечивает графитовому горшку наилучшие характеристики.

Вариант осуществления второго аспекта настоящего изобретения предусматривает графитовый горшок, содержащий корпус горшка, выполненный из графита, корпус горшка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом к внутренней стенке присоединена пленка из ковалентного карбида.

Положительные технические результаты настоящего изобретения заключаются в следующем: поскольку к поверхности корпуса горшка присоединена пленка из ковалентного карбида и твердость пленки из ковалентного карбида намного выше, чем твердость существующего слоя пленки смолы ПТФЭ, слой пленки может износиться только после десятков тысяч раз использования, что гарантирует износостойкость графитового горшка и увеличивает срок службы графитового горшка; более того, сама пленка из ковалентного карбида имеет превосходную воздухонепроницаемость, что в полной мере способствует свойствам высокой теплопроводности, быстрой передачи тепла и равномерного нагрева корпуса графитового горшка.

Кроме того, к поверхности пленки из ковалентного карбида присоединено противопригарное покрытие.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: дополнительное присоединение противопригарного покрытия к поверхности пленки из ковалентного карбида улучшает неприлипаемость графитового горшка, и кроме того, поскольку пленка из ковалентного карбида является нижним слоем противопригарного покрытия, все покрытие графитового горшка является относительно тонким, что не оказывает влияния на свойства графитового горшка.

Кроме того, к внешней стенке присоединено противопригарное покрытие или пленка из ковалентного карбида.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: присоединение противопригарного покрытия к поверхности внешней стенки улучшает износостойкость внешней стенки графитового горшка; и присоединение пленки из ковалентного карбида к поверхности внешней стенки обеспечивает износостойкость самого графитового горшка, не оказывая влияния на свойства графитового горшка.

Кроме того, толщина пленки из ковалентного карбида находится в пределах от 1,0 мкм до 5,0 мкм.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: пленка из ковалентного карбида, имеющая толщину в пределах от 1,0 мкм до 5,0 мкм, обеспечивает проявление лучших свойств корпуса графитового горшка, при этом обеспечивая износостойкость графитового горшка.

Кроме того, толщина пленки из ковалентного карбида находится в пределах от 2,5 мкм до 3,5 мкм.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: карбидокремниевая пленка, имеющая толщину в пределах от 2,5 мкм до 3,5 мкм, обеспечивает графитовому горшку лучшую износостойкость и оптимальные характеристики.

Дополнительно пленка из ковалентного карбида представляет собой карбидокремниевую пленку, бороуглеродную пленку или титанокарбидную пленку.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: пленки из ковалентного карбида, например, карбидокремниевая пленка, бороуглеродная пленка или титанокарбидная пленка обладают свойствами высокой прочности, коррозионной стойкости и хорошей термостабильности, а также имеют высокую химическую стойкость.

Вариант осуществления третьего аспекта настоящего изобретения предусматривает способ изготовления графитового горшка, включающий следующие этапы: формовку графита в виде корпуса горшка; и нанесение покрытия на формованный корпус горшка путем химического осаждения из паровой фазы или путем физического осаждения из паровой фазы для образования твердоуглеродной пленки на поверхности корпуса горшка.

Положительные технические результаты способа изготовления настоящего изобретения заключаются в следующем: образование твердоуглеродной пленки при помощи нанесения покрытия путем химического осаждения из паровой фазы или путем физического осаждения из паровой фазы обеспечивает превосходное соединение твердоуглеродной пленки с корпусом горшка.

Дополнительно конкретные операции нанесения покрытия путем химического осаждения из паровой фазы следующие: размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия и закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ воздуха, давления Р₂ восстановления, мощности Р₃ элемента накаливания, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ водорода и расхода Q₃ метана, температуры T₁ основного материала корпуса горшка и времени t₁ осаждения, и выполнение покрытия корпуса горшка путем химического осаждения из паровой фазы.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: путем регулирования в камере для нанесения покрытия давления P₁ воздуха, давления Р₂ восстановления, мощности Р₃ элемента накаливания, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ водорода (Н₂) и расхода Q₃ метана (СН₄), температуры T₁ основного материала корпуса горшка и времени t₁ осаждения обеспечивается качество и толщина углеродной пленки на поверхности корпуса графитового горшка, которые удовлетворяют заданным требованиям.

Кроме того, давление P₁ воздуха, давление Р₂ восстановления, мощность Р₃ элемента накаливания, расход Q₁ аргона, расход Q₂ водорода, расход Q₃ метана, температура T₁ основного материала корпуса горшка и время t₁ осаждения удовлетворяют следующим соотношениям: P₁ находится в диапазоне от 0,5 кПа до 7 кПа, Р₂ находится в диапазоне от 50 кПа до 150 кПа, Р₃ находится в диапазоне от 2 кВт до 20 кВт, Q₁ находится в диапазоне от 1 ст.л/мин (стандартного литра в минуту) до 10 ст.л/мин, Q₂ находится в диапазоне от 0,5 ст.л/мин до 4,5 ст.л/мин, Q₃ находится в диапазоне от 0,02 ст.л/мин до 0,6 ст.л/мин, T₁ находится в диапазоне от 850°С до 930°С, и t₁ находится в диапазоне от 1 часа до 12 часов.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: регулируя вышеупомянутые параметры, можно регулировать толщину покрытия углеродной пленки на корпусе графитового горшка в пределах от 1,0 мкм до 50 мкм.

Кроме того, нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы содержит следующие операции: размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и регулирование в камере для нанесения покрытия фонового давления Р₄, давления Р₅ образования пленки, мощности Р₆ напыления, напряжения V_bias смещения, расхода Q₄ аргона, расхода Q₅ метана или ацетилена, температуры основного материала Т₂ корпуса горшка и времени t₂ осаждения, и покрытие корпуса горшка физическим осаждением из паровой фазы.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: путем регулирования в камере для нанесения покрытия фонового давления Р₄, давления Р₅ образования пленки, мощности Р₆ напыления, напряжения V_bias смещения, расхода Q₄ аргона (Ar), расхода Q₅ метана (СН₄) или ацетилена (С₂Н₂), температуры Т₂ основного материала корпуса горшка и времени осаждения t₂, обеспечивается качество и толщина углеродной пленки на поверхности корпуса графитового горшка, которые удовлетворяют заданным требованиям.

Дополнительно фоновое давление Р₄, давление Р₅ образования пленки, мощность Р₆ напыления, напряжение V_bias смещения, расход Q₄ аргона и расход Q₅ метана или ацетилена, температура Т₂ основного материала корпуса горшка и время t₂ осаждения удовлетворяют следующим соотношениям: Р₄ находится в диапазоне от 0,5×10^-2 Па до 0,5×10^-3 Па, Р₅ находится в диапазоне от 2,0×10^-2 Па до 8,0×10^-1 Па, Р₆ находится в пределах от 10 кВт до 20 кВт, V_bias находится в пределах от 100 В до 300 В, Q₄ находится в диапазоне от 0,2 ст.л/мин до 0,7 ст.л/мин, Q₅ находится в диапазоне от 0,10 ст.л/мин до 2,0 ст.л/мин, Т₂ находится в диапазоне от 130°С до 200°С и t₂ находится в диапазоне от 3 часов до 5 часов.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: регулируя вышеупомянутые параметры можно регулировать толщину покрытия углеродной пленки на корпусе графитового горшка в пределах от 1,0 мкм до 10 мкм.

Вариант осуществления четвертого аспекта настоящего изобретения предусматривает способ изготовления графитового горшка, включающий в себя следующие этапы: формовку графита в виде корпуса горшка; и нанесение покрытия на формованный корпус горшка путем физического осаждения из паровой фазы для образования на поверхности корпуса горшка пленки из ковалентного карбида.

Положительные технические результаты способа изготовления настоящего изобретения заключаются в следующем: формирование пленки из ковалентного карбида на корпусе горшка путем покрытия пленкой из ковалентного карбида обеспечивает превосходное присоединение пленки из ковалентного карбида к корпусу горшка; более того, пленка из ковалентного карбида также имеет относительно высокую твердость.

Кроме того, нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы представляет собой напыление.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: после обработки напылением пленка из ковалентного карбида в качестве преимущества имеет большую силу сцепления, высокую кроющую способность, широкое соответствие между покрытыми материалами основы и материалами покрытия и т.д.

Кроме того, конкретные операции напыления заключаются в следующем: размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; а также регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ осаждения, целевого распыляемого материала, мощности Р₂ напыления, расхода Q₁ аргона и расхода Q₂ ацетилена, температуры T₁ основного материала и времени t₁ осаждения, и выполнение напыления на корпус горшка.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: путем регулирования в камере для нанесения покрытия давления P₁ осаждения, целевой распыляемый материал, мощности Р₂ напыления, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ ацетилен, температуры T₁ основного материала и времени t₁ осаждения, обеспечиваются качество и толщина пленки из ковалентного карбида на поверхности корпуса графитового горшка, которые удовлетворяют заданным требованиям.

Дополнительно давление P₁ осаждения, целевой распыляемый материал, мощность Р₂ напыления, расход Q₁ аргона, расход Q₂ ацетилена, температура Т₁ основного материала и время t₁ осаждения удовлетворяют следующим соотношениям:

P₁ находится в диапазоне от 0,5×10^-1 Па до 5,0×10^-1 Па, целевой распыляемый материал представляет собой кремний, бор или титан, Р₂ находится в диапазоне от 5 кВт до 20 кВт, Q₁ находится в диапазоне от 0,05 ст.л/мин до 3,0 ст.л/мин, Q₂ находится в диапазоне от 0,04 ст.л/мин до 0,10 ст.л/мин, T₁ находится в диапазоне от 110°С до 130°С и t₁ находится в диапазоне от 1,5 часов до 4 часов.

Положительные технические результаты использования вышеупомянутого дополнительного решения заключаются в следующем: регулируя вышеупомянутые параметры можно регулировать толщину покрытия пленки из ковалентного карбида на корпусе графитового горшка в пределах от 1,0 мкм до 5,0 мкм.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлена схема варианта 1 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 2 представлена схема варианта 2 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 3 представлена схема варианта 3 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 4 представлена схема варианта 4 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 5 представлена схема варианта 5 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 6 представлена схема варианта 6 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению;

На фиг. 7 представлена схема последовательности операций способа изготовления графитового горшка по настоящему изобретению; и

На фиг. 8 представлена другая схема последовательности операций способа изготовления графитового горшка по настоящему изобретению.

На фиг. 1-6, соответствие между ссылочными обозначениями и компонентами является следующим:

01: корпус горшка,

011: внутренняя стенка,

012: внешняя стенка,

02: твердоуглеродная пленка,

03: противопригарное покрытие и

04: пленка из ковалентного карбида.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В дальнейшем настоящее изобретение дополнительно описано в связи с вариантами осуществления со ссылкой на чертежи.

Схема варианта 1 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг. 1, которая содержит корпус 01 горшка, выполненный из графита, корпус 01 горшка содержит внутреннюю стенку 011 и внешнюю стенку 012, твердоуглеродная пленка 02 присоединена к поверхности внутренней стенки 011, твердоуглеродная пленка 02 присоединена к поверхности внешней стенки 012; и толщина твердоуглеродной пленки 02 составляет 20 мкм.

К поверхности внутренней стенки корпуса горшка присоединена твердоуглеродная пленка и твердость твердоуглеродной пленки является более высокой, чем твердость существующего слоя пленки смолы ПТФЭ, что гарантирует износостойкость графитового горшка, и сама углеродная пленка имеют превосходную воздухонепроницаемость, что в полной мере способствует свойствам высокой теплопроводности, быстрой передачи тепла и равномерного нагрева корпуса графитового горшка; в процессе использования полностью проявляются характеристики инфракрасного излучения в дальней области спектра и адсорбционные свойства корпуса графитового горшка, что является очень благоприятным для окружающей среды и полезным для здоровья; и углеродная пленка, имеющая толщину 20 мкм, обеспечивает графитовому горшку наилучшие характеристики.

В конкретном варианте осуществления, толщина углеродной пленки может быть установлена на любое другое значение между 1,0 и 50 мкм.

Схема варианта 2 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг.2 и вариант 2 осуществления отличается от варианта 1 осуществления тем, что противопригарное покрытие 03 присоединено к поверхности твердоуглеродной пленки 02.

Дополнительное присоединение противопригарного покрытия к поверхности твердоуглеродной пленки улучшает неприлипаемость графитового горшка, и кроме того, поскольку твердоуглеродная пленка является нижним слоем противопригарного покрытия все покрытие графитового горшка является относительно тонким, что не оказывает влияния на свойства графитового горшка.

Схема варианта 3 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг.3, и вариант 3 осуществления отличается от варианта 1 осуществления тем, что противопригарное покрытие 03 присоединено к поверхности внешней стенки 012.

Присоединение противопригарного покрытия к поверхности внешней стенки улучшает износостойкость внешней стенки графитового горшка.

Схема варианта 4 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг.4, который содержит корпус 01 горшка, выполненный из графита, корпус 01 горшка содержит внутреннюю стенку 011 и внешнюю стенку 012, пленка из ковалентного карбида 04 присоединена к поверхности внутренней стенки 011, пленка из ковалентного карбида 04 присоединена к поверхности внешней стенки 012, причем пленка из ковалентного карбида 04 представляет собой карбидокремниевую пленку и толщина карбидокремниевой пленки составляет 3,0 мкм.

Пленка из ковалентного карбида, то есть, карбидокремниевая пленка, присоединена к поверхности внутренней стенки, твердость карбидокремниевой пленки намного выше, чем твердость существующего слоя пленки смолы ПТФЭ, и слой пленки может износиться только после того, как пленку из ковалентного карбида используют десятки тысяч раз, что гарантирует износостойкость графитового горшка и увеличивает срок службы графитового горшка; более того, сама карбидокремниевая пленка имеет превосходную воздухонепроницаемость, что в полной мере способствует свойствам высокой теплопроводности, быстрой передачи тепла и равномерного нагрева корпуса графитового горшка; и карбидокремниевая пленка, имеющая толщину 3,0 мкм, обеспечивает графитовому горшку наилучшие характеристики. Присоединение пленки из ковалентного карбида к поверхности внешней стенки обеспечивает износостойкость самого графитового горшка, не оказывая влияния на свойства графитового горшка.

Схема варианта 5 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг. 5 и вариант 5 осуществления отличается от варианта 4 осуществления тем, что к поверхности пленки из ковалентного карбида 04 присоединено противопригарное покрытие 03.

Дополнительное присоединение противопригарного покрытия к поверхности пленки из ковалентного карбида улучшает неприлипаемость графитового горшка, и, кроме того, поскольку пленка из ковалентного карбида является нижним слоем противопригарного покрытия, все покрытие графитового горшка является относительно тонким, что не оказывает влияния на свойства графитового горшка.

Схема варианта 6 осуществления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг. 6 и вариант 6 осуществления отличается от варианта 4 осуществления тем, что к поверхности внешней стенки 012 присоединено противопригарное покрытие 03.

Присоединение противопригарного покрытия к поверхности внешней стенки улучшает износостойкость внешней стенки графитового горшка.

В конкретном варианте осуществления толщина пленки из ковалентного карбида может иметь любое другое значение в пределах от 1,0 до 5,0 мкм.

В конкретном варианте осуществления пленка из ковалентного карбида 04 представляет собой карбидокремниевую пленку, бороуглеродную пленку или титанокарбидную пленку, или любую другую пленку из ковалентного карбида.

Схема последовательности операций способа изготовления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг.7, при этом способ включает в себя следующие этапы:

этап 702 формовки графита в виде корпуса горшка,

причем конкретные операции этапа 702 следующие:

формовка графита в виде корпуса горшка с использованием фрезерования с ЧПУ, после компрессионного формования графита;

размещение корпуса горшка в контейнере ультразвуковой очистки для ультразвуковой очистки, причем условия ультразвуковой очистки следующие:

температура очистки составляет 50°С - 60°С, время очистки составляет от 5 минут до 10 минут, и мощность оборудования для ультразвуковой очистки выбирают в соответствии с фактическим состоянием изделия, для гарантии того, что плотность выходной мощности машины ультразвуковой очистки в основном составляет 0,3-0,6 Вт/см²;

размещение очищенного корпуса горшка в печь для обжига, причем условия обжига следующие:

температура обжига составляет 110°С - 120°С и время обжига составляет от 15 минут до 30 минут;

этап 704 нанесения покрытия на формованный корпус горшка путем химического осаждения из паровой фазы или нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы для образования твердоуглеродной пленки на поверхности корпуса горшка.

Образование твердоуглеродной пленки при помощи нанесения покрытия путем химического осаждения из паровой фазы или путем нанесения покрытия путем физического осаждения из паровой фазы обеспечивает превосходное присоединение твердоуглеродной пленки к корпусу горшка.

В конкретном варианте осуществления после этапа 704 способ дополнительно включает в себя этап выполнения очищающей обработки корпуса горшка после нанесения углеродной пленки покрытия. Выполнения очищающей обработки корпуса после нанесения углеродной пленки покрытия гарантирует чистоту поверхности графитового горшка и обеспечивает возможность непосредственного использования графитового горшка.

Конкретные операции нанесения покрытия путем химического осаждения из паровой фазы на этапе 704 следующие:

размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия;

регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ воздуха, давления Р₂ восстановления, мощности Р₃ элемента накаливания, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ водорода, расхода Q₃ метана, температуры T₁ основного материала корпуса горшка и времени t₁ осаждения, и выполнение покрытия корпуса горшка путем химического осаждения из паровой фазы. Диапазоны контроля параметров приведены ниже в таблице 1:

В конкретном варианте осуществления в камере для нанесения покрытия давление P₁ воздуха, давление Р₂ восстановления, мощность Р₃ элемента накаливания, расход Q₁ аргона, расход Q₂ водорода, расход Q₃ метана, температура T₁ основного материала корпуса горшка и время t₁ осаждения и толщина покрытия из углеродной пленки показаны ниже в таблице 2:

Устройство для нанесения пленки при химическом осаждении из паровой фазы является относительно простым и позволяет легко регулировать плотность слоя пленки и чистоту слоя пленки, что гарантирует качество углеродной пленки. Кроме того, толщина углеродной пленки может регулироваться в пределах от 10 мкм до 50 мкм.

Конкретные операции нанесения покрытия путем физического осаждения из паровой фазы следующие: размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; регулирование в камере для нанесения покрытия фонового давления Р₄, давления Р₅ образования пленки, мощности Р₆ напыления, напряжения V_bias смещения, расхода Q₄ аргона, расхода Q₅ метана или ацетилена, температуры Т₂ основного материала корпуса горшка и времени t₂ осаждения, и выполнение нанесения покрытия на корпус горшка путем физического осаждения из паровой фазы. Диапазон регулирования параметров приведен ниже в таблице 3:

В конкретном варианте осуществления фоновое давление Р₄, давление Р₅ образования пленки, мощность Р₆ напыления, напряжение V_bias смещения, расход Q₄ аргона (Ar), расход Q₅ метана (СН₄) или ацетилена (С₂Н₂), температура Т₂ основного материала и время t₂ осаждения и толщина покрытия углеродной пленки показаны ниже в таблице 4:

В случае физического осаждения из паровой фазы отсутствует загрязнение и экономится материал, образующаяся таким образом пленка является однородной и плотной и обладает способностью прочно связываться с основанием, при этом улучшается самосмазка поверхности углеродной пленки; кроме того, толщина углеродной пленки может регулироваться в пределах от 1,0 до 10 мкм.

Другая схема последовательности операций способа изготовления графитового горшка по настоящему изобретению показана на фиг.8, при этом способ включает в себя следующие этапы:

этап 802 формовки графита в виде корпуса горшка,

при этом конкретные операции этапа 802 следующие:

формовка графита в виде корпуса горшка с использованием фрезерования с ЧПУ после компрессионного формования графита;

размещение корпуса горшка в контейнере ультразвуковой очистки для ультразвуковой очистки, причем условия ультразвуковой очистки следующие:

температура очистки составляет 50°С - 60°С, время очистки составляет от 5 минут до 10 минут и мощность оборудования для ультразвуковой очистки выбирают в соответствии с фактическим состоянием изделия, для гарантии того, что плотность выходной мощности машины ультразвуковой очистки в основном составляет 0,3-0,6 Вт/см²;

размещение очищенного корпуса горшка в печи для обжига, причем условия обжига следующие:

температура обжига составляет 110°С - 120°С и время обжига составляет от 15 минут до 30 минут;

этап 804 нанесения покрытия на формованный корпус горшка путем физического осаждения из паровой фазы для образования на поверхности корпуса горшка пленки из ковалентного карбида.

Образование пленки из ковалентного карбида на корпусе горшка путем покрытия пленкой из ковалентного карбида обеспечивает превосходное соединение пленки из ковалентного карбида с корпусом горшка; кроме того, пленка из ковалентного карбида также имеет относительно высокую твердость.

В конкретном варианте осуществления после этапа 804 способ дополнительно включает в себя этап очистки, то есть, выполнение процедуры очистки корпуса горшка после нанесения пленочного покрытия из ковалентного карбида. Выполнение процедуры очистки корпуса горшка после обработки пленочным покрытием из ковалентного карбида гарантирует чистоту поверхности графитового горшка и позволяет непосредственно использовать графитовый горшок.

В конкретном варианте осуществления нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы представляет собой напыление.

Конкретные операции напыления следующие:

размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и

регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ осаждения, целевого распыляемого материала, мощности Р₂ напыления, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ ацетилена, температуры T₁ основного материала и времени t₁ осаждения, и выполнение напыления на корпус горшка. Параметры контроля способа напыления приведены ниже в таблице 5:

В конкретном варианте осуществления давление P₁ осаждения, целевой распыляемый материал, мощность напыления Р₂, расход Q₁ аргона (Ar), расход Q₂ ацетилена (С₂Н₂), температура основного материала T₁ и время t₁ осаждения, и толщина покрытия и износостойкость карбидокремниевой пленки приведены ниже в таблице 6:

Карбидокремниевая пленка, обработанная напылением, обладает преимуществами большой силы сцепления, высокой кроющей способностью, полным соответствием между покрытыми материалами основы и материалами покрытия, и т.д; кроме того, толщину карбидокремниевой пленки можно регулировать в пределах от 1,0 мкм до 5,0 мкм.

В описании настоящего изобретения следует понимать, что связь ориентации или положения, обозначаемые такими терминами, как «центр», «длина», «ширина», «верхний», «нижний», «вертикальный», «верх», «низ» и «внутренний» основана на связи ориентации или положении, указанной на фигурах, которая служит только для облегчения описания настоящего изобретения и упрощения описания, а не для указания или предложения того, что устройство или упомянутый элемент должен иметь определенную ориентацию и сконструирован и работает в определенной ориентации и, следовательно, не может быть истолкован как ограничение по настоящему изобретению.

В настоящем изобретении, если явно не указаны и не определены, такие термины как «установить», «связать», «соединить» и «закрепить», то они должны пониматься в широком смысле, и могут например, относиться к фиксированному соединению, разъемному соединению или неразъемному соединению; могут относиться к прямому соединению или непрямому соединению с помощью промежуточного средства; и могут относиться к связи между двумя элементами или взаимодействию между двумя элементами. Обычный специалист в данной области может понять конкретное значение терминов в настоящем изобретении в соответствии с конкретными ситуациями.

В настоящем изобретении, если явно не указан и не определен, первый элемент, находящийся в положении «на» или «под» вторыми элементом, может содержать первый элемент и второй элемент, находящиеся в прямом контакте, либо первый элемент и второй элемент находятся не в прямом контакте, а в контакте друг с другом посредством другого элемента, находящегося между ними. Кроме того, первый элемент, находящийся «сверху», «выше» или «над» вторым элементом, включает первый элемент, находящийся непосредственно над вторым элементом или не непосредственно над ним, либо это просто означает, что уровень первого элемента находится выше, чем уровень второго элемента. Первый элемент, находящийся «ниже», «под» или «снизу» второго элемента, включает первый элемент, находящийся непосредственно под вторым элементом или не непосредственно под ним, либо это просто означает, что уровень первого элемента находится ниже, чем уровень второго элемента.

Графитовый горшок по настоящему изобретению и способ его изготовления подробно описаны выше, принцип и способы реализации настоящего изобретения приведены в данном документе с конкретными примерами. Вышеприведенные описания вариантов осуществления использованы только для того, чтобы помочь понять основную идею настоящего изобретения; и для обычного специалиста в данной области настоящее изобретение может иметь вариации в отношении аспектов конкретных способов реализации и объема применения на основе идеи настоящего изобретения. В заключение, содержание данного описания не должно истолковываться, как ограничивающее настоящее изобретение.

1. Графитовый горшок, содержащий корпус горшка, выполненный из графита, при этом корпус горшка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, характеризующийся тем, что по меньшей мере к внутренней стенке присоединена твердоуглеродная пленка, имеющая твердость выше, чем твердость слоя пленки смолы политетрафторэтилена (ПТФЭ).

2. Графитовый горшок по п.1, характеризующийся тем, что к поверхности твердоуглеродной пленки присоединено противопригарное покрытие.

3. Графитовый горшок по п.1 или 2, характеризующийся тем, что к внешней стенке присоединено противопригарное покрытие или твердоуглеродная пленка.

4. Графитовый горшок по п.1 или 2, характеризующийся тем, что толщина твердоуглеродной пленки находится в пределах от 1,0 мкм до 50 мкм.

5. Графитовый горшок, содержащий корпус горшка, выполненный из графита, при этом корпус горшка содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, характеризующийся тем, что по меньшей мере к внутренней стенке присоединена пленка из ковалентного карбида, имеющая твердость выше, чем твердость слоя пленки смолы ПТФЭ.

6. Графитовый горшок по п.5, отличающийся тем, что к поверхности пленки из ковалентного карбида присоединено противопригарное покрытие.

7. Графитовый горшок по п.5 или 6, характеризующийся тем, что к внешней стенке присоединено противопригарное покрытие или пленка из ковалентного карбида.

8. Графитовый горшок по п.5 или 6, характеризующийся тем, что толщина пленки из ковалентного карбида находится в пределах от 1,0 мкм до 5,0 мкм.

9. Графитовый горшок по п.5 или 6, характеризующийся тем, что пленка из ковалентного карбида представляет собой карбидокремниевую пленку, бороуглеродную пленку или титанокарбидную пленку.

10. Способ изготовления графитового горшка, характеризующийся тем, что включает в себя следующие этапы:

формовку графита в виде корпуса горшка и

нанесение покрытия на корпус горшка путем химического осаждения из паровой

фазы или нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы для образования на поверхности корпуса горшка твердоуглеродной пленки, имеющей твердость выше, чем твердость слоя пленки смолы ПТФЭ.

11. Способ изготовления графитового горшка по п.10, характеризующийся тем, что конкретными операциями нанесения покрытия путем химического осаждения из паровой фазы являются:

размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия и закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и

регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ воздуха, давления P₂

восстановления, мощности P₃ элемента накаливания, расхода Q₁ аргона, расхода Q₂ водорода и расхода Q₃ метана, температуры T₁ основного материала корпуса горшка и времени t₁ осаждения, и выполнение покрытия корпуса горшка путем химического осаждения из паровой фазы.

12. Способ изготовления графитового горшка по п.11, характеризующийся тем, что давление P₁ воздуха, давление P₂ восстановления, мощность P₃ элемента накаливания, расход Q₁ аргона, расход Q₂ водорода, расход Q₃ метана, температура T₁ основного материала корпуса горшка и время t₁ осаждения удовлетворяют следующим соотношениям:

P₁ находится в диапазоне от 0,5 кПа до 7 кПа,

P₂ находится в диапазоне от 50 кПа до 150 кПа,

P₃ находится в диапазоне от 2 кВт до 20 кВт,

Q₁ находится в диапазоне от 1 ст.л/мин до 10 ст.л/мин,

Q₂ находится в диапазоне от 0,5 ст.л/мин до 4,5 ст.л/мин,

Q₃ находится в диапазоне от 0,02 ст.л/мин до 0,6 ст.л/мин,

T₁ находится в диапазоне от 850°C до 930°C и

t₁ находится в диапазоне от 1 часа до 12 часов.

13. Способ изготовления графитового горшка по п.10, характеризующийся тем, что конкретными операциями нанесения покрытия путем физического осаждения из паровой фазы являются:

размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и

регулирование в камере для нанесения покрытия фонового давления P₄, давления P₅ образования пленки, мощности P₆ напыления, напряжения V_bias смещения, расхода Q₄ аргона, расхода Q₅ метана или ацетилена, температуры T₂ основного материала корпуса горшка и времени t₂ осаждения, и выполнение покрытия корпуса горшка путем физического осаждения из паровой фазы.

14. Способ изготовления графитового горшка по п.13, характеризующийся тем, что фоновое давление P₄, давление P₅ образования пленки, мощность P₆ напыления, напряжение V_bias смещения, расход Q₄ аргона и расход Q₅ метана или ацетилена, температура T₂ основного материала корпуса горшка и время t₂ осаждения удовлетворяют

следующим соотношениям:

P₄ находится в диапазоне от 0,5×10^-2 Па до 0,5×10^-3 Па,

P₅ находится в диапазоне от 2,0×10^-2 Па до 8,0×10^-1 Па,

P₆ находится в пределах от 10 кВт до 20 кВт,

V_bias находится в пределах от 100 В до 300 В,

Q₄ находится в диапазоне от 0,2 ст.л/мин до 0,7 ст.л/мин,

Q₅ находится в диапазоне от 0,10 ст.л/мин до 2,0 ст.л/мин,

T₂ находится в диапазоне от 130°C до 200°C и

t₂ находится в диапазоне от 3 часов до 5 часов.

15. Способ изготовления графитового горшка, характеризующийся тем, что включает в себя следующие этапы:

формовку графита в виде корпуса горшка и

нанесение покрытия на корпус горшка путем физического осаждения из паровой фазы для образования на поверхности корпуса горшка пленки из ковалентного карбида, имеющей твердость выше, чем твердость слоя пленки смолы ПТФЭ.

16. Способ изготовления графитового горшка по п.15, характеризующийся тем, что нанесение покрытия путем физического осаждения из паровой фазы представляет собой напыление.

17. Способ изготовления графитового горшка по п.16, характеризующийся тем, что конкретными операциями напыления являются:

размещение термообработанного корпуса горшка в камере для нанесения покрытия, закрытие и вакуумирование камеры для нанесения покрытия; и

регулирование в камере для нанесения покрытия давления P₁ осаждения, целевого

распыляемого материала, мощности P₂ напыления, расхода аргона Q₁ и расхода Q₂ ацетилена, температуры T₁ основного материала и времени осаждения t₁, и выполнение напыления на корпус горшка.

18. Способ изготовления графитового горшка по п.17, характеризующийся тем, что давление P₁ осаждения, целевой распыляемый материал, мощность P₂ напыления, расход Q₁ аргона, расход Q₂ ацетилена, температура T₁ основного материала и время t₁ осаждения удовлетворяют следующим соотношениям:

P₁ находится в диапазоне от 0,5×10^-1 Па до 5,0×10^-1 Па,

целевой распыляемый материал представляет собой кремний, бор или титан,

P₂ находится в диапазоне от 5 кВт до 20 кВт,

Q₁ находится в диапазоне от 0,05 ст.л/мин до 3,0 ст.л/мин,

Q₂ находится в диапазоне от 0,04 ст.л/мин до 0,10 ст.л/мин,

T₁ находится в диапазоне от 110°C до 130°C и

t₁ находится в диапазоне от 1,5 часов до 4 часов.