[發明專利]一種沉積裝置及制備熱解炭的方法

有效

• 申請號: 201811466903.3
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109371379B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 戴煜;呂攀;李志國;胡祥龍
• 申請（專利權）人: 湖南頂立科技有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/458
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種沉積裝置，包括轉動軸、進氣通道、筒體、位于所述筒體內的沉積基板，所述筒體上設有蓋板，所述蓋板上開設有通孔，所述沉積基板與所述蓋板相對設置，所述沉積基板與所述轉動軸固定連接，所述筒體與所述進氣通道連通。本發明所提供的沉積裝置，通過轉動軸帶動沉積基板旋轉，能夠保證沉積氣體及沉積膜厚度分布均勻，實現沉積氣體在沉積基板上方均勻分布并沉積，延長沉積時間，可以得到大厚度且密度均勻的熱解炭，同時本發明的結構簡單，降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及化學氣相沉積技術領域，更具體地說，特別涉及一種沉積裝置及制備熱解炭的方法。

背景技術

熱解炭是指碳氫化合物氣體在熱固體表面上發生熱分解并在該固體表面上沉積的炭素材料，根據熱解炭材料的微觀結構可以將其分為各向異性和各向同性熱解炭。各向同性熱解炭的結構致密、晶粒尺寸小、各向性能一致性好，除了具備普通炭質材料的耐高溫(無氧環境下)、自潤滑、耐磨損等共同優點外，還具有強度高、密封性好、可加工性優良的特點，因而在機械、航空、航天、船舶、醫學等領域有廣闊的應用前景。

文獻“大尺寸各向同性熱解炭的制備與表征《新型炭材料》第21卷2006年第2期”公開了一種采用旋轉基體穩態流化床裝置制備各向同性熱解炭的方法。采用此方法在沉積溫度為1400-1500℃下，制備出了直徑130mm，厚度為5mm的各向同性熱解炭材料。但這種方法存在難以沉積厚度大、結構均勻、密度大的熱解炭的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種沉積裝置，本發明提供的沉積裝置結構簡單，操作方便，且能夠用于沉積厚度大、結構均勻的熱解炭。本發明還提供一種制備熱解炭的方法，能用于沉積厚度大、結構均勻、密度大的熱解炭。

一種沉積裝置，包括轉動軸、進氣通道、筒體、位于所述筒體內的沉積基板，所述筒體上設有蓋板，所述蓋板上開設有通孔，所述沉積基板與所述蓋板相對設置，所述沉積基板與所述轉動軸固定連接，所述筒體與所述進氣通道連通。

上述沉積裝置，優選的，還包括導流桿，所述導流桿與所述沉積基板固定連接，所述導流桿從所述蓋板的開孔處伸出所述筒體，所述導流桿與所述轉動軸分別位于所述沉積基板的兩側。

上述沉積裝置，優選的，所述導流桿與所述轉動軸同軸設置，所述轉動軸與所述沉積基板所在平面垂直。

上述沉積裝置，優選的，還包括爐體，所述爐體位于所述筒體的外部。

上述沉積裝置，優選的，還包括電機，所述轉動軸與所述電機相連，所述電機用于驅動所述轉動軸轉動。

上述沉積裝置，優選的，所述通孔的直徑范圍為25-125mm，所述沉積基板的直徑范圍為50-200mm。

上述沉積裝置，優選的，所述進氣通道用于通入載氣和碳源氣體。

一種利用上述的沉積裝置制備熱解炭的方法，包括以下步驟：

S1，向所述筒體內通入載氣；

S2，將所述筒體內的溫度升至1300～1500℃，將所述筒體內壓力升至70MPa～100MPa，調整所述轉動軸轉速為10～30r/min，向所述筒體內通入碳源氣體，沉積20～40h；

S3，停止通入碳源氣體，繼續通入載氣，降溫后得到所述熱解炭。

上述制備熱解炭的方法，優選的，所述載氣和所述碳源氣體組成的混合氣體的流量范圍為15～30L/min，其中所述碳源氣體的質量濃度為40-70％。

上述制備熱解炭的方法，優選的，所述碳源氣體為丙烯、丙烷、乙炔中的一種或幾種。