[發(fā)明專利]具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725455.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111892056B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永輝;程皓;趙杉;白鴿;康文杰;康媛媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安超碼科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B33/03
• 分類號(hào): C01B33/03;C23C16/26;C23C4/134
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層，包括炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層以及覆蓋在炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層表面的碳化硅/硅涂層，碳化硅/硅涂層由碳化硅涂層和覆蓋在碳化硅涂層上的硅涂層組成；本發(fā)明還公開了一種具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層的制備方法，該方法包括：一、炭纖維預(yù)制體增密；二、加工得炭/炭復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層；三、炭/炭復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層液相滲硅得炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層；四、噴涂形成碳化硅/硅涂層。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置碳化硅/硅涂層，避免了硅顆粒對(duì)反應(yīng)器內(nèi)襯層的磨損；本發(fā)明采用等離子噴涂法，提高了碳化硅/硅涂層與炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層的結(jié)合強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流化床反應(yīng)器用熱場(chǎng)部件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能是清潔可再生能源中最豐富的能源，多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性原料，高品質(zhì)低成本的多晶硅是光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要支撐。當(dāng)前主流的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有三氯氫硅西門子法和硅烷流化床法，但西門子法存在電耗較高、產(chǎn)能較低等缺點(diǎn)，因此流化床法制備粒狀多晶硅成為太陽(yáng)能級(jí)多晶硅技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向之一。

在硅烷流化床制備粒狀多晶硅工藝中，硅烷和硅籽晶顆粒被連續(xù)進(jìn)給到反應(yīng)器中，在500℃～1200℃的條件下，硅烷分解為硅并沉積于籽晶表面，使固體顆粒不斷長(zhǎng)大。當(dāng)氣體流速固定時(shí)，隨著顆粒直徑的增大，產(chǎn)生的多晶硅顆粒產(chǎn)物將發(fā)生沉降，離開反應(yīng)區(qū)，作為最終產(chǎn)品。

流化床反應(yīng)器內(nèi)襯連續(xù)在高溫和高壓下與流化的顆粒硅接觸，承受顆粒硅不規(guī)則的振動(dòng)和嚴(yán)重地?cái)D壓、磨損，以及跨反應(yīng)器內(nèi)襯的壓差和溫差。由于多晶硅高純度的期望、暴露于腐蝕性反應(yīng)氣體以及高溫、高壓、振動(dòng)和磨損的極端條件的組合，針對(duì)流化床反應(yīng)器內(nèi)襯的材料選擇是困難的。

專利CN107364869A于2017年11月21日公開了一種用于制備高純粒狀多晶硅的流化床反應(yīng)器，其內(nèi)襯材質(zhì)為高純石墨，并且在石墨內(nèi)襯表面附著硅或氮化硅涂層。專利CN108138992A于2018年6月8日公開了一種用于流化床反應(yīng)器的等靜壓石墨內(nèi)襯，該環(huán)形內(nèi)襯包括等靜壓模制的筒狀石墨管，管的表面纏繞石墨纖維或炭纖維防止管的徑向膨脹，纏繞物的表面涂覆碳化硅防止硅顆粒的機(jī)械磨損。但是，上述石墨內(nèi)襯層普遍存在成本較高、仍易被顆粒硅磨損、使用壽命低、易污染硅料等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層。該發(fā)明通過(guò)在炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的表面設(shè)置由碳化硅涂層和硅涂層組成的碳化硅/硅涂層，有效保護(hù)了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層，避免了硅顆粒對(duì)炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的振動(dòng)磨損，同時(shí)提高了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的抗高溫高壓性能，延長(zhǎng)了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的使用壽命。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層，其特征在于，包括炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層以及覆蓋在炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層表面的碳化硅/硅涂層，所述碳化硅/硅涂層由碳化硅涂層和覆蓋在碳化硅涂層上的硅涂層組成。

本發(fā)明通過(guò)在炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的表面設(shè)置由碳化硅涂層和硅涂層組成的碳化硅/硅涂層，有效保護(hù)了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層，避免了硅顆粒對(duì)炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的振動(dòng)磨損，同時(shí)提高了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的抗高溫高壓性能，延長(zhǎng)了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的使用壽命。

上述的具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層，其特征在于，所述碳化硅涂層的厚度為10μm～50μm，所述硅涂層的厚度為100μm～500μm。該優(yōu)選厚度的碳化硅涂層和硅涂層不僅避免了硅顆粒對(duì)炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的振動(dòng)磨損，且進(jìn)一步提高了炭/陶復(fù)合材料反應(yīng)器內(nèi)襯層的抗高溫高壓性能。

另外，本發(fā)明還提供了一種具有碳化硅/硅涂層的炭/陶反應(yīng)器內(nèi)襯層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：