[發明專利]一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝及設備

在審

• 申請號: 202010547410.3
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111570192A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王金鐸;楊海春;邵河;李童;郭賓;陶國新;啜艷明
• 申請（專利權）人: 河北順天電極有限公司
• 主分類號: B05C3/109
• 分類號: B05C3/109;B05D3/04;D06C7/04;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 劉磊娜

本發明涉及一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝及設備，設備包括外膽和內膽，內膽和外膽之間形成腔體，碳纖維預制體放入腔體內，通過壓力和溫控控制腔體內的壓力和溫度，完成一體化高壓浸漬和加壓碳化，工藝包括預制體編織、浸漬液制備、加入浸漬液、高壓浸漬、加壓碳化和產品出爐，本發明所提供的方法不需要采用氣相沉積增密，通過對浸漬液的優化，通過一步高壓浸漬，二步加壓碳化即可完成生產過程。產品周期小于45天，產品密度大于1.50g/cm³，所提供的設備一體設計，科學合理，極大的降低了能耗。

技術領域

本發明涉及碳材料制備領域，具體涉及一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝及設備。

背景技術

碳/碳坩堝是光伏行業中拉制單晶硅用必須耗材，目前國內制作碳/碳坩堝的方法是將碳纖維預制體氣相沉積增密至密度1.0g/cm³后在浸漬設備中浸漬后轉移到另外的設備中進行碳化增密，反復進行4-5次浸漬、碳化步驟使產品密度達到1.5g/cm³以上，整個生產周期需要90天，生產工序比較繁多效率低下，能源損失較多，自動化程度較低。

針對上述問題，現有技術中CN104446588A公開了一種碳纖維預制體液相浸漬增密方法，包括浸漬步驟、低溫處理步驟和高溫炭化步驟，以碳纖維預制體為增強體，高溫改性瀝青為基體浸漬劑，采用加壓浸漬設備進行C/C材料的液相浸漬增密處理，采用現有的液相浸漬法，C/C材料密度達到1.5g·cm^-3以上需要8～10個周期的增密處理。

上述技術方案雖然對周期的次數進行了縮短，但是并不能解決單個周期長，需要倒換設備的復雜工序，由此，亟需發明一種新的工藝方法，以滿足在不影響產品質量的前提下，縮短生產周期提高效率的要求。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的問題，提供一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝，并同時提供實施該工藝的設備。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明提供了一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其包括相互配合的外膽和內膽，所述外膽和內膽上端開口，兩者之間形成用于放置碳纖維預制體的密封腔；所述外膽外側設有外殼，所述外殼內設有保溫材料，所述外膽外側與保溫材料之間設有電加熱管；所述內膽上端設有上蓋，所述上蓋內側設有保溫材料，所述內膽內側設有電加熱管；所述密封腔通過通氣管路與調壓室相連，所述調壓室上設有自動泄壓控制閥、自動加壓控制閥和壓力表；所述密封腔通過進液管路與浸漬液池相連，所述進液管路上設有高壓泵和電動閥門。

作為本發明的進一步改進，所述外膽外側與保溫材料之間、所述內膽內側都設有溫度傳感器。

作為本發明的進一步改進，所述外殼和上蓋上都設有溫控儀表，所述溫控儀表分別與設于所述外膽外側與保溫材料之間和所述內膽內側的溫度傳感器電性連接。

作為本發明的進一步改進，所述外膽和內膽上端都設有環狀的外沿，所述外膽和內膽的外沿上設有相對應的螺紋孔，通過連接螺栓將所述外膽和內膽連接在一起。

作為本發明的進一步改進，所述外膽的外沿和內膽的外沿之間設有密封圈。

作為本發明的進一步改進，所述密封圈采用耐高溫的硅酸鋁纖維氈材質。

作為本發明的進一步改進，所述密封腔頂部設有與所述通氣管路相連的通氣口，所述密封腔底部設有與所述進液管路相連的浸漬液入口。

作為本發明的進一步改進，所述密封腔任何一處的間隙比此處所述碳纖維預制體的厚度大2-3mm。

作為本發明的進一步改進，所述保溫材料采用巖棉。

本發明另一方面提供了一種利用上述設備進行碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化的工藝，其包括如下步驟：