[發(fā)明專利]一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110232154.X
• 申請(qǐng)日: 2011-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102391009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王釗;孫南岳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王釗;孫南岳
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶煉裝備，具體是一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體。

背景技術(shù)

在拉制單晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中為了熔化原料多晶硅必須使用發(fā)熱體，其爐溫在1650℃左右。為了保證單晶硅的結(jié)晶方向必須讓各處的爐溫比較均勻，這就要求發(fā)熱體的性能必須是各向同性的。目前單晶硅爐普遍采用各向同性石墨即等靜壓石墨作為發(fā)熱體。但是由于等靜壓石墨發(fā)熱體比較脆、且強(qiáng)度低，因此它的使用壽命很短。另外，由于等靜壓石墨的電阻率比較低，因此為了達(dá)到要求的電阻值必須把鼠籠型石墨發(fā)熱體加工得較窄，這也就會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)熱體易碎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體，要解決現(xiàn)有的等靜壓石墨發(fā)熱體使用壽命短的問(wèn)題。

本發(fā)明的這種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體選用短切纖維制備的纖維氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，然后以這種預(yù)制體為增強(qiáng)材料通過(guò)下述步驟制備：

1、采用短切纖維：選用短切聚丙烯腈纖維、短切碳纖維或者短切石墨纖維制備的腈綸氈、炭氈或者石墨氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，短切纖維的長(zhǎng)度不超過(guò)180毫米；

2、制備預(yù)制體：利用步驟1得到的原料通過(guò)針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體；

3、預(yù)氧化和炭化處理：將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理后即得纖維氈增強(qiáng)材料；

4、沉積處理：把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理；

5、浸漬處理：把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬瀝青或者樹(shù)脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1.7g/cm³以上；

6、機(jī)加工和高溫處理：將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過(guò)機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理。

本發(fā)明提供的這種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體由于采用了短切纖維氈增強(qiáng)炭/炭復(fù)合材料并通過(guò)一定的工藝制備，具有很高的抗折強(qiáng)度和電阻穩(wěn)定性，因此極大地延長(zhǎng)了發(fā)熱體的使用壽命，從而明顯降低了單晶硅爐的使用成本。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

1、采用短切纖維：選用聚丙烯腈纖維，短切纖維的長(zhǎng)度是45毫米；

2、制備預(yù)制體：利用步驟1得到的原料通過(guò)針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體，密度是0.18g/cm³；

3、預(yù)氧化和炭化處理：將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理，預(yù)氧化最高溫度320℃，預(yù)氧化時(shí)間20小時(shí)，炭化最高溫度900℃，即得纖維氈增強(qiáng)材料；

4、沉積處理：把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理，最高溫度1000℃，沉積時(shí)間400小時(shí)；

5、浸漬處理：把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬瀝青或者樹(shù)脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1.7g/cm³以上；

6、機(jī)加工和高溫處理：將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過(guò)機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理，最高溫度1800℃。

通過(guò)上述工藝得到的單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體的密度是1.72g/cm³，抗折強(qiáng)度為205Mpa。

實(shí)施例二：

1、采用短切纖維：選用炭纖維，短切纖維的長(zhǎng)度是50毫米；

2、制備預(yù)制體：利用步驟1得到的原料通過(guò)針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體，密度是0.16g/cm³；

3、預(yù)氧化和炭化處理：將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理，預(yù)氧化最高溫度320℃，預(yù)氧化時(shí)間20小時(shí)，炭化最高溫度900℃，即得纖維氈增強(qiáng)材料；

4、沉積處理：把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理，最高溫度1000℃，沉積時(shí)間300小時(shí)；

5、浸漬處理：把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬瀝青或者樹(shù)脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1.7g/cm³以上；

6、機(jī)加工和高溫處理：將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過(guò)機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理，最高溫度1600℃。

通過(guò)上述工藝得到的單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體的密度是1.74g/cm³，抗折強(qiáng)度為195Mpa。