本發(fā)明涉及碳碳復(fù)合材料薄壁筒的加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳碳薄壁筒及其制作工藝。

背景技術(shù)：

目前單晶爐用保溫筒多采用石墨材料或炭布纏繞，這種保溫筒易損且占用空間大，另外目前單晶硅爐熱場(chǎng)材料中坩堝、熱屏外膽多采用碳碳復(fù)合材料，碳碳坩堝、熱屏編織體密度僅為0.4-0.5g/cm3，極易變形，第一次增密定型時(shí)多采用壁厚為10mm以上的石墨工裝，石墨工裝壁厚且質(zhì)量大，不易操作。傳統(tǒng)用炭布直接纏繞、樹(shù)脂作為粘結(jié)劑制作薄壁筒，制作薄壁筒的工藝中層間結(jié)構(gòu)為炭布加樹(shù)脂加炭布的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的薄壁筒層間結(jié)合力差且在樹(shù)脂炭化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣孔，還會(huì)降低結(jié)合強(qiáng)度，從而降低了性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種碳碳薄壁筒及其制作工藝，滿足了碳碳薄壁筒強(qiáng)度高、重量低的特點(diǎn)，能夠最大程度的提高工作效率，提高了坩堝和熱屏的內(nèi)部空間，提高了套裝碳碳產(chǎn)品能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種碳碳薄壁筒，包括筒體，所述筒體由表層、中間層和底層構(gòu)成,所述表層與所述中間層之間設(shè)置有第一填充層，所述中間層與所述底層之間設(shè)置有第二填充層，所述表層與所述第一填充層之間、所述第一填充層與所述中間層之間、所述中間層與所述第二填充層之間和所述第二填充層與所述底層之間均通過(guò)樹(shù)脂粘接。

優(yōu)選地，所述表層和所述底層均為12k聚丙烯腈基炭布。

優(yōu)選地，所述中間層為無(wú)緯布。

優(yōu)選地，所述第一填充層和所述第二填充層均為12k碳纖維束。

優(yōu)選地，所述樹(shù)脂為酚醛樹(shù)脂，所述酚醛樹(shù)脂中殘?zhí)柯蕿?0％至60％。

一種碳碳薄壁筒的制作工藝，包括以下步驟：

a、制作基體：根據(jù)炭化后薄壁筒密度為1.1克每立方厘米，計(jì)算出樹(shù)脂的噴涂量，將模具放置好，在模具上依次纏繞炭布、纖維束、無(wú)緯布、纖維束和炭布，每纏繞一層噴涂一層混合液，得到碳碳薄壁筒基體，所述混合液由樹(shù)脂和無(wú)水乙醇制作而成；

b、炭化處理：將碳碳薄壁筒放進(jìn)炭化爐，進(jìn)行升溫、保溫炭化，然后將模具取下來(lái)，得到炭化后的碳碳薄壁筒；

c、高溫處理：將上述炭化后的碳碳薄壁筒放進(jìn)高溫爐內(nèi)處理，處理溫度為1700-1900攝氏度；去除薄壁筒中灰分及雜質(zhì)；

d、化學(xué)氣相沉積處理：將上述高溫處理后的碳碳薄壁筒進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中通入碳源氣體，控制內(nèi)部的真空度，得到了所需密度的碳碳薄壁筒；

e、機(jī)械處理：將上述碳碳薄壁筒進(jìn)行后續(xù)加工，修整，得到尺寸要求的碳碳薄壁筒。

優(yōu)選地，所述步驟a中的樹(shù)脂與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比不小于4:1。

優(yōu)選地，所述纏繞力度為320-520牛。

優(yōu)選地，所述步驟b中炭化溫度為900攝氏度，升溫速度不大于100攝氏度/小時(shí)，保溫時(shí)間為2-3小時(shí)。

優(yōu)選地，所述步驟d中的碳源氣體為天然氣，真空度為1000-3000帕。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的碳碳薄壁筒及其制作工藝，滿足了碳碳薄壁筒強(qiáng)度高、重量低的特點(diǎn)，能夠最大程度的提高工作效率，提高了單晶硅爐坩堝和熱屏的內(nèi)部裝料空間，提高了碳碳產(chǎn)品套裝生產(chǎn)能力。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒實(shí)施例的主視圖；

圖3為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒及其制作工藝實(shí)施例的制作工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

圖1為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒實(shí)施例的主視圖；如圖所示，本發(fā)明提供了一種碳碳薄壁筒，包括筒體，所述筒體由表層1、中間層2和底層3構(gòu)成,表層1與中間層2之間設(shè)置有第一填充層4，中間層2與底層3之間設(shè)置有第二填充層5，表層1與第一填充層4之間、第一填充層4與中間層2之間、中間層2與第二填充層5之間和第二填充層5與底層3之間均通過(guò)樹(shù)脂6粘接，本發(fā)明采用的薄壁筒層間結(jié)構(gòu)為炭布加樹(shù)脂加碳纖維束加樹(shù)脂加無(wú)緯布加樹(shù)脂加碳纖維束加樹(shù)脂加炭布，碳纖維束的存在極大程度的提高了層間結(jié)合強(qiáng)度，且在樹(shù)脂炭化后孔隙由碳纖維束填充，高溫處理后這種填充更加飽滿，結(jié)構(gòu)更加均勻。

表層1和底層3均為12k聚丙烯腈基炭布。

中間層2為無(wú)緯布。

第一填充層4和第二填充層5均為12k碳纖維束。

樹(shù)脂6為酚醛樹(shù)脂，所述酚醛樹(shù)脂中殘?zhí)柯蕿?0％至60％。

圖3為本發(fā)明一種碳碳薄壁筒及其制作工藝實(shí)施例的制作工藝流程圖，如圖所示，一種碳碳薄壁筒的制作工藝，包括以下步驟：

a、制作基體：根據(jù)炭化后薄壁筒密度為1.1克每立方厘米，計(jì)算出樹(shù)脂的噴涂量，將模具放置好，在模具上依次纏繞炭布、纖維束、無(wú)緯布、纖維束和炭布，每纏繞一層噴涂一層混合液，得到碳碳薄壁筒基體，纏繞力度為320-520牛，所述混合液由樹(shù)脂和無(wú)水乙醇制作而成，樹(shù)脂與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比不小于4:1；

b、炭化處理：將碳碳薄壁筒放進(jìn)炭化爐，進(jìn)行升溫、保溫炭化，炭化溫度為900攝氏度，保溫時(shí)間為2-3小時(shí)，然后將模具取下來(lái)，得到炭化后的碳碳薄壁筒；

c、高溫處理：將上述炭化后的碳碳薄壁筒放進(jìn)高溫爐內(nèi)處理，處理溫度為1700-1900攝氏度，高溫處理保證了應(yīng)力釋放、結(jié)構(gòu)均勻；

d、化學(xué)氣相沉積處理：將上述高溫處理后的碳碳薄壁筒進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中通入碳源氣體，碳源氣體為天然氣，控制內(nèi)部的真空度，真空度為1000-3000帕，得到了密度要求的碳碳薄壁筒，化學(xué)氣相沉積可以增加碳碳薄壁筒的密度，控制真空度保證了薄壁筒表面熱解炭強(qiáng)度；

e、機(jī)械處理：將上述碳碳薄壁筒進(jìn)行后續(xù)加工，修整，得到了碳碳薄壁筒，進(jìn)行機(jī)械處理可以保證尺寸。

因此，本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的碳碳薄壁筒及其制作工藝，滿足了碳碳薄壁筒強(qiáng)度高、重量低的特點(diǎn)，能夠最大程度的提高工作效率，提高了坩堝和熱屏的內(nèi)部空間，提高了套裝碳碳產(chǎn)品能力。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳碳薄壁筒及其制作工藝，包括筒體，所述筒體由表層、中間層和底層構(gòu)成,所述表層與所述中間層之間設(shè)置有第一填充層，所述中間層與所述底層之間設(shè)置有第二填充層，所述表層與所述第一填充層之間、所述第一填充層與所述中間層之間、所述中間層與所述第二填充層之間和所述第二填充層與所述底層之間均通過(guò)樹(shù)脂粘接。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)的碳碳薄壁筒及其制作工藝，滿足了碳碳薄壁筒強(qiáng)度高、重量低的特點(diǎn)，能夠最大程度的提高工作效率，提高了單晶硅爐坩堝和熱屏的內(nèi)部裝料空間，提高了碳碳產(chǎn)品套裝生產(chǎn)能力。

技術(shù)研發(fā)人員：王金鐸;啜艷明;郭賓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：保定順天新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.28
技術(shù)公布日：2017.07.04