[發明專利]一種大尺寸R角坩堝用預制體的制備方法

有效

• 申請號: 202110420408.4
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113121254B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 闕天賦
• 申請（專利權）人: 福建康碳復合材料科技有限公司;內蒙古康碳復合材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;D04C1/06;D04C1/02;D04H3/105;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 上海新隆知識產權代理事務所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

本發明公開一種大尺寸R角坩堝用預制體的制備方法，本發明以延長大尺寸R角坩堝壽命為研究對象，R角坩堝作為受力件，對R角坩堝預制體的編織方式和針刺方式更為講究，本發明斜向編織方向夾角為15°～60°，垂直方向為0°和90°四個方向上下纏繞編織，既保障了R角坩堝的抗剪能力，也保障了R角坩堝的整體環向強度，本發明在纏繞編織步驟完成后進行針對性的針刺，能夠提高層間的結合力，增強力學性能，最終達到一個增強產品壽命的特點。

技術領域

本發明涉及一種大尺寸R角坩堝用預制體的制備方法。

背景技術

在單晶硅的制備過程中,需要用到碳/碳復合材料的坩堝等產品，碳/碳坩堝其作為受力件，單晶硅制備熱場中的主要損耗材料，使用壽命的長短，直接影響單爐次的運行成本和設備的安全隱患，由于光伏行業的飛速發展，碳/碳坩堝尺寸也在逐漸變大的同時，坩堝的壁厚確基本不變，所以在壁厚不變的情況下增大坩堝尺寸，在沉積坩堝預制體前，唯有改變坩堝的預制體的編織結構和制作方式來提高大尺寸坩堝的力學性能強度，提高抗腐蝕能力，最終達到提高碳/碳坩堝使用壽命的效果。

專利《螺旋編織的堝邦預制體及以其制成的碳碳堝邦》(專利號：CN112239915A)提供一種螺旋編織的堝邦預制體，所述堝邦預制體由碳纖維繩或帶編織而成，所述堝邦預制體包括多數根軸向條，所述碳纖維繩或帶繞所述軸向條螺旋編織。本申請的堝邦周向強度增大，上下直徑更精確，采用螺旋編織，編織更簡單。螺旋編織的堝幫預制體，所述軸向被一根或多根碳纖維繩或帶內外所包圍，一時間在外、一時間在內交織連接。中環部和至少一端的封邊部，其中，所述中環部為一環狀中空網狀體，所述中環部包括多數根軸向條，所述軸向條與一根或多根所述碳纖維繩或帶螺旋編織方向的夾角為大于70度小于90度。

以上現有技術以直筒型堝幫為研究對象，直筒型堝幫不作為受力件，復雜的編織結構浪費成本；且現有專利碳纖維繩或帶螺旋編織方向的夾角為大于70度小于90度，僅僅使環向受力，抗剪能力弱，容易引起變形和橫裂。

發明內容

為解決以上現有技術存在的問題，本發明提出一種大尺寸R角坩堝用預制體的制備方法。本發明以延長大尺寸R角坩堝壽命為研究對象，R角坩堝作為受力件，對R角坩堝預制體的編織方式和針刺方式更為講究，本發明斜向編織方向夾角為15°～60°，垂直方向為0°和90°四個方向上下纏繞編織，既保障了R角坩堝的抗剪能力，也保障了R角坩堝的整體環向強度，本發明在纏繞編織步驟完成后進行針對性的針刺，能夠提高層間的結合力，增強力學性能。

本發明可通過以下技術方案予以解決：

一種大尺寸R角坩堝用預制體的制備方法，包括以下步驟：

1)根據R角坩堝預制體尺寸制作好木模模型，讓泡沫墊在模型上貼平包裹木模，裁剪多余的部分；

2)準備好12K碳纖維平紋布和12K碳纖維網胎，在木模和泡沫墊上進行單元層緊密鋪層，然后選用12K長纖維絲進行繞絲穿插編織；

3)軸向平鋪平紋布和長纖維絲纏繞，環向平鋪平紋布和長纖維絲纏繞，斜向用長纖維絲纏繞，斜向繞絲編織與軸向繞絲編織夾角為15°～60°，每個單元格中軸向、環向和斜向形成米字型，其中炭纖維軸向碳纖維絲束、環向碳纖維絲束、斜向碳纖維絲束所占體積分數比為1∶3∶1，各個方向分別交替穿插繞絲，每束纖維絲由上往下，再由下往上穿插繞過另一束纖維絲，一束纖維絲在上一束纖維絲在下；

4)針刺過程中，針刺角度始終與網胎保持30°～70°，進針斜向深度為20-35mm；

5)針刺要在同一塊區域進行0°、90°、180°、360°順或逆時針針刺，每針刺一輪，針刺角度調整30°再進行下一輪針刺，直至達到針刺密度20-40針/cm²；

6)重復以上步驟：2)或3)或4)或5)，直至達到預制體厚度尺寸，進行R角坩堝預制體脫模整形固化處理。