專利名稱：一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶煉裝備，具體是一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體。
背景技術(shù)：
在拉制單晶硅的生產(chǎn)過程中為了熔化原料多晶硅必須使用發(fā)熱體，其爐溫在 1650°C左右。為了保證單晶硅的結(jié)晶方向必須讓各處的爐溫比較均勻，這就要求發(fā)熱體的性能必須是各向同性的。目前單晶硅爐普遍采用各向同性石墨即等靜壓石墨作為發(fā)熱體。 但是由于等靜壓石墨發(fā)熱體比較脆、且強(qiáng)度低，因此它的使用壽命很短。另外，由于等靜壓石墨的電阻率比較低，因此為了達(dá)到要求的電阻值必須把鼠籠型石墨發(fā)熱體加工得較窄， 這也就會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致發(fā)熱體易碎。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體，要解決現(xiàn)有的等靜壓石墨發(fā)熱體使用壽命短的問題。本發(fā)明的這種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體選用短切纖維制備的纖維氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，然后以這種預(yù)制體為增強(qiáng)材料通過下述步驟制備1、采用短切纖維選用短切聚丙烯腈纖維、短切碳纖維或者短切石墨纖維制備的腈綸氈、炭氈或者石墨氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，短切纖維的長度不超過180毫米；2、制備預(yù)制體利用步驟1得到的原料通過針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體；3、預(yù)氧化和炭化處理將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理后即得纖維氈增強(qiáng)材料；4、沉積處理把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理；5、浸漬處理把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬浙青或者樹脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1. 7g/cm3以上；6、機(jī)加工和高溫處理將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理。本發(fā)明提供的這種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體由于采用了短切纖維氈增強(qiáng)炭/炭復(fù)合材料并通過一定的工藝制備，具有很高的抗折強(qiáng)度和電阻穩(wěn)定性，因此極大地延長了發(fā)熱體的使用壽命，從而明顯降低了單晶硅爐的使用成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一1、采用短切纖維選用聚丙烯腈纖維，短切纖維的長度是45毫米；
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2、制備預(yù)制體利用步驟1得到的原料通過針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體，密度是 0. 18g/cm3 ；3、預(yù)氧化和炭化處理將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理，預(yù)氧化最高溫度320°C，預(yù)氧化時(shí)間20小時(shí)，炭化最高溫度900°C，即得纖維氈增強(qiáng)材料；4、沉積處理把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理，最高溫度1000°c，沉積時(shí)間400小時(shí)；5、浸漬處理把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬浙青或者樹脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1. 7g/cm3以上；6、機(jī)加工和高溫處理將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理，最高溫度1800°C。通過上述工藝得到的單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體的密度是1.72g/cm3，抗折強(qiáng)度為205Mpa。實(shí)施例二 1、采用短切纖維選用炭纖維，短切纖維的長度是50毫米；2、制備預(yù)制體利用步驟1得到的原料通過針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體，密度是 0. 16g/cm3 ；3、預(yù)氧化和炭化處理將步驟2得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理，預(yù)氧化最高溫度320°C，預(yù)氧化時(shí)間20小時(shí)，炭化最高溫度900°C，即得纖維氈增強(qiáng)材料；4、沉積處理把步驟3得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理，最高溫度1000°c，沉積時(shí)間300小時(shí)；5、浸漬處理把步驟4得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬浙青或者樹脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1. 7g/cm3以上；6、機(jī)加工和高溫處理將步驟5得到的發(fā)熱體經(jīng)過機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理，最高溫度1600°C。通過上述工藝得到的單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體的密度是1. 74g/cm3，抗折強(qiáng)度為195Mpa。
權(quán)利要求
1. 一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體，選用短切纖維制備的纖維氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，其特征在于通過下述步驟制備A、采用短切纖維選用短切聚丙烯腈纖維、短切碳纖維或者短切石墨纖維制備的腈綸氈、炭氈或者石墨氈作為炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體中的增強(qiáng)材料，短切纖維的長度不超過180 毫米；B、制備預(yù)制體利用步驟A得到的原料通過針刺工藝制備出筒形氈基預(yù)制體；C、預(yù)氧化和炭化處理將步驟B得到的預(yù)制體先后置于預(yù)氧化爐和炭化爐中進(jìn)行處理后即得纖維氈增強(qiáng)材料；D、沉積處理把步驟C得到的纖維氈增強(qiáng)材料套在石墨模具上面，置于沉積爐中進(jìn)行沉積處理；E、浸漬處理把步驟D得到的半成品置于高壓浸漬罐中浸漬浙青或者樹脂，然后進(jìn)行碳化處理，并反復(fù)進(jìn)行浸漬和碳化處理直到產(chǎn)品的密度達(dá)到1. 7g/cm3以上；F、機(jī)加工和高溫處理將步驟E得到的發(fā)熱體經(jīng)過機(jī)加工后置于高溫爐中進(jìn)行高溫處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單晶硅爐用炭/炭復(fù)合材料發(fā)熱體。該發(fā)熱體選用短切纖維制備的纖維氈作為增強(qiáng)材料，然后以這種預(yù)制體為增強(qiáng)材料通過一定的工藝步驟制備1、采用短切纖維；2、制備預(yù)制體；3、預(yù)氧化和炭化處理；4、沉積處理；5、浸漬處理；6、機(jī)加工和高溫處理。這種發(fā)熱體由于采用了短切纖維氈增強(qiáng)炭/炭復(fù)合材料并通過一定的工藝制備，具有很高的抗折強(qiáng)度和電阻穩(wěn)定性，因此極大地延長了發(fā)熱體的使用壽命，從而明顯降低了單晶硅爐的使用成本。
文檔編號(hào)C04B35/83GK102391009SQ20111023215
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者孫南岳, 王釗 申請(qǐng)人:孫南岳, 王釗