[發明專利]一種帶底的碳/碳薄壁筒體制備方法

在審

• 申請號: 201910290986.3
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN109824375A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 羅昆鵬;姜召陽;陳小飛;張貴岐;于紅剛;曹磊;高曉佳;王春梅
• 申請（專利權）人: 航天睿特碳材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 苗彩娟

本發明提出了一種帶底的碳/碳薄壁筒體制備方法，包括如下步驟：步驟a、碳布樹脂預浸；步驟b、碳布鋪層，并進行熱壓固化與碳化；步驟c、碳/碳薄壁筒體依據直徑要求值設計筒體展開的矩形尺寸對經碳化硬化的碳布進行裁剪，并在縫合端按要求加工縫合孔；筒體底板依據筒體直徑尺寸對經碳化硬化的碳布進行裁剪，并在縫合端按要求加工縫合孔；步驟d、縫合部位的炭絲進行硬化處理；步驟e、CVD致密化處理；步驟f、高溫處理。本發明工藝簡單；本體強度相對高且底部與筒體縫合強度高，產品整體性好；產品生產周期時間短，凈尺寸成型，成本較低。

技術領域

本發明涉及一種帶底的碳/碳薄壁筒體制備方法，屬于高溫爐用熱場零件及其制備方法領域。

背景技術

碳/碳薄壁筒產品是高溫爐中高溫熱場構件的一種。根據其壁薄特點，主要應用于低密度保溫材料的襯板或護板，用于抵擋氣體侵蝕而提高爐內保溫材料的使用壽命。碳/碳薄壁筒體與常用的碳/碳復合材料一樣，具有高溫性能穩定的特點，同時也具有壁薄，質量輕，占用空間小等優勢，廣泛應用于高溫爐內。

該類碳/碳薄壁筒產品傳統的工藝為預制體成型致密法及纏繞成型法等。中國專利ZL2009100225409，名稱為“一種多晶硅氫化爐用炭/炭隔熱屏的制備方法”公開了采用筒狀碳纖維預制體，通過采用化學氣相滲透法致密，再經機加工、純化后制備得到成品的方法即制得高純度的炭/炭隔熱屏。該類方法有生產周期長，一般需要90-100天，以及加工余量大，浪費量大的不足。目前已公開的申請號201810066865.6，名稱為“一種纏繞工藝制備碳/碳筒體的方法”公開了一種利用纏繞工藝制備筒體的方法，該工藝可較好的實現薄壁筒體產品，但較難實現帶底的筒狀產品產品。

本發明鑒于上述已公開專利方法的工藝不足，提出一種借助碳絲縫合技術實現的薄壁、帶底的碳筒體產品方法，該工藝具生產周期短、凈尺寸成型、強度高的特點，可以滿足高溫爐內該類產品的使用要求。

發明內容

本發明是為解決現有技術中的問題而提出的，技術方案如下，

一種帶底的碳/碳薄壁筒體制備方法，包括以下步驟：

步驟a、選擇12K平紋碳布進行樹脂預浸；

步驟b、將預浸碳布鋪層并進行熱壓固化成型及碳化處理；

步驟c、并對經碳化固化的碳布進行裁剪，使其滿足碳/碳薄壁筒體展開的矩形尺寸，并依據碳/碳薄壁筒體的直徑尺寸剪裁筒體底板，并在縫合端加工縫合孔；

步驟d、縫合孔部位使用炭絲縫合形成帶底的碳布筒，并利用樹脂與短纖維纖維粉混合物進行涂覆，然后進行160℃固化處理；

步驟e、將步驟d處理過的帶底的碳布筒用沉積定型工裝裝配后，進行化學氣相沉積致密CVD處理；

步驟f、將步驟e處理過的帶底的碳布筒用高溫定型工裝裝配后，進行高溫處理，最終制備帶底的碳/碳薄壁筒體。

優選的，所述步驟a中預浸碳布要到達的技術指標為：樹脂含量30％～50％，揮發分小于10％，不溶樹脂含量5.0％～30％。

優選的，所述步驟a中，碳布面密度為200g/㎡～400g/㎡；所述樹脂為酚醛樹脂或糠酮樹脂或呋喃樹脂，樹脂殘炭值≥50％。

優選的，所述步驟b中預浸碳布鋪層為1-3層，熱壓固化成型后厚度為0.5mm～3.5mm。

進一步的，所述步驟b中熱壓固化成型及碳化工藝為：使用酚醛樹脂進行碳布預浸，熱壓溫度為160℃，熱壓壓力≥1MPa，碳化溫度≥750℃；使用糠醛樹脂或呋喃樹脂進行碳布預浸，熱壓溫度為180℃，熱壓壓力≥1MPa，碳化溫度≥750℃。

優選的，所述步驟c中碳/碳薄壁筒體展開的矩形尺寸計算方法為：L＝3.14*2*R+M+(1.5～3),其中