[發明專利]一種多晶硅鑄錠爐用碳碳蓋板的制備方法

在審

• 申請號: 201810066834.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108046821A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 姜召陽;于洪剛;陳小飛;羅昆鵬;張貴歧;高曉佳;曹磊;王春梅;崔樹永
• 申請（專利權）人: 航天睿特碳材料有限公司
• 主分類號: C04B35/84
• 分類號: C04B35/84;C01B32/205;C30B29/06;C30B28/06
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明公開了一種多晶硅鑄錠爐用碳碳蓋板的制備方法，包括如下步驟：1.將碳纖維編織成雙向碳布；2.對雙向碳布進行高溫預處理以提高碳纖維的表面活性；3.將預處理過的雙向碳布制備成酚醛樹脂預浸料；4.通過擠壓的方法將預浸碳布絲束展寬；5.預浸碳布鋪層并熱壓固化成型得到樹脂基模壓板；6.碳化處理；7.樹脂浸漬?碳化工藝增密；8.石墨化處理；9.表面涂層處理；10.機械加工。與現有技術相比，本發明具有蓋板產品層間強度高、纖維含量高、平整性好、使用壽命長等特點，大大增強蓋板產品的剛度，有效改善板材使用變形問題，可提高板材的表面性能及抵抗硅液侵蝕破壞能力，生產成本低。

技術領域

本發明屬于固化設備技術領域，具體的說涉及一種多晶硅鑄錠爐用碳碳蓋板的制備方法。

背景技術

碳/碳蓋板是多晶硅鑄錠爐的的主要熱場消耗部件之一，隨著多晶硅鑄錠爐裝爐量越來越大，碳碳蓋板使用環境也愈加惡劣，對現有的碳碳板材結構提出更高的要求。當前技術環境下，應用廣泛的蓋板結構有三維針刺結構以及二維疊層結構（即2D板材）。兩者各具特色，針刺結構蓋板整體性好，無變形問題，但存在硅蒸氣侵蝕容易發生斷裂的缺陷；而二維疊層結構蓋板強度高，無斷裂問題，但存在變形及層間分層問題。

為適應新環境的需要，國內蓋板產品無論從產品性能，還是結構設計上都不斷進行改進。中國專利CN 106364023 A一種碳碳平板及其制備方法，采用了碳布貼短纖維黏合劑的方式進行壓制成型，然后通過沉積致密至密度要求的碳碳板材。該方法是采用增加層間組分提高層間結合力的發法，提高二維板材的整體性能。但其板材的增密主要通過沉積工藝，存在成本高、生產周期長、性價比低等特點。

因此，需開發新的蓋板產品工藝，使蓋板產品在使用過程中不僅保持板材的整體性能及使用性能，同時具有工藝低生產成本，易批量生產的特點。

發明內容

本發明的目的是為多晶硅鑄錠爐提供一種高密度、層間結合強度高、平整度高的制備方法，具有耐硅液及硅蒸汽侵蝕性能好、工藝過程簡單、利于批量生產等特點。

實現本發明采用的技術方案：一種多晶硅鑄錠爐用碳碳蓋板的制備方法，包括如下步驟：

（1）將碳纖維編織成雙向碳布，所述雙向碳布采用12k碳纖維，碳布面密度為360~450g/m2；

（2）對雙向碳布進行高溫預處理以提高碳纖維的表面活性，高溫預處理溫度為1500~2000℃，保溫1~4h；

（3）將預處理過的雙向碳布制備成酚醛樹脂預浸料，其樹脂含量為40%~44%，不溶性樹脂含量為2%~5%，揮發分含量小于9%；

（4）通過擠壓的方法將預浸碳布絲束展寬，所述絲束寬度4mm~4.5mm；

（5）預浸碳布鋪層并熱壓固化成型得到樹脂基模壓板，其中固化溫度150~180℃，壓力1~4MPa；

（6）碳化處理，碳化溫度在750~1000℃之間，保溫1~4h；且碳化處理時，板材上面施加壓力以保證碳布疊層碳/碳復合材料板材碳化后具有較高的平整度，壓力不小于0.1MPa；

（7）樹脂浸漬-碳化工藝增密，真空浸漬-壓力浸漬-固化-碳化工藝增密，其中浸漬壓力與固化壓力不低于2MPa；

（8）石墨化處理，石墨化處理溫度在2000~2400℃，保溫時間1~4h；

（9）表面涂層處理，碳/碳復合材料板材放入化學氣相沉積爐中，沉積溫度為900~1400℃，通入甲烷、丙烷等碳氫化合物，以氬氣或氮氣為稀釋氣體，控制爐壓為500~3000Pa，進行10~30h表面熱解碳涂層處理；

（10）機械加工。