一种坩埚托杆制造技术

本申请公开一种坩埚托杆，该坩埚托杆包括：碳纤维复合杆、碳过渡层和针刺碳复合层，碳过渡层固定连接于碳纤维复合杆的外周，针刺碳复合层覆盖碳过渡层的外周，与碳过渡层固定连接；其中，碳纤维复合杆的密度低于针刺碳复合层的密度。本申请通过在碳纤维复合杆的外周依次固定连接碳过渡层和针刺碳复合层，形成接近实心结构的坩埚托杆，以增强坩埚托杆的承重性能，提高了坩埚托杆的力学性能和使用寿命。提高了坩埚托杆的力学性能和使用寿命。提高了坩埚托杆的力学性能和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种坩埚托杆


[0001]本申请涉及碳纤维复合材料
，特别涉及一种坩埚托杆。

技术介绍

[0002]坩埚托杆是单晶制备设备中不可缺少的支撑件，用于支撑单晶炉中的坩埚，以及用于与坩埚联动。
[0003]现有技术中，普遍采用分段式坩埚托杆，其中，由石墨材料制成的托杆上节，以及由碳/碳保温材料制成的托杆下节。随单次硅晶制备量需求的不断提升，现有分段式坩埚托杆难以承受坩埚以及硅料的全部重量，易造成坩埚托杆折断，除此之外，由于纯碳/碳复合材料预制体成型困难，现有技术中不存在纯碳/碳复合材料的坩埚托杆。
[0004]因此，需要一种改进的坩埚托杆，以解决上述现存问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的问题，本申请实施例提供了一种坩埚托杆，来解决传统的坩埚托杆脆性大、强度低以及实心碳/碳复合材料预制体成型困难等问题，填补市场空缺，所述技术方案如下：
[0006]本申请提供了一种坩埚托杆，包括：碳纤维复合杆、碳过渡层和针刺碳复合层；
[0007]所述碳过渡层固定连接于所述碳纤维复合杆的外周，所述针刺碳复合层覆盖所述碳过渡层的外周，与所述碳过渡层固定连接；所述碳纤维复合杆的密度低于所述针刺碳复合层的密度。
[0008]进一步地，所述碳纤维复合杆包括相邻设置的多种径向尺寸的碳纤维单元，相邻碳纤维单元间粘接；所述碳纤维单元内及相邻碳纤维单元间具有孔隙。
[0009]进一步地，所述针刺碳复合层包括长纤维层和短纤维层，所述长纤维层与所述短纤维层交替层叠设置。
[0010]进一步地，所述长纤维层的重量占比为20％
‑
30％，所述短纤维层的重量占比为70％
‑
80％。
[0011]进一步地，所述碳过渡层与所述针刺碳复合层针刺连接，所述针刺碳复合层与所述碳过渡层针刺连接。
[0012]进一步地，所述碳纤维单元包括多个骨架碳纤维单元，多个所述骨架碳纤维单元依次相邻设置，形成骨架结构；所述骨架结构的空缺中填充有多种径向尺寸的填充碳纤维单元，所述填充碳纤维单元的径向尺寸小于所述骨架碳纤维单元的径向尺寸。
[0013]进一步地，所述多种径向尺寸的碳纤维单元中各碳纤维单元的轴向长度相同。
[0014]进一步地，所述针刺碳复合层还包括锥体卡接部和坩埚卡接部，所述锥体卡接部与所述坩埚卡接部分别设置在所述碳纤维复合杆的两端。
[0015]进一步地，所述碳纤维复合杆的密度为0.08g/cm3‑
0.20g/cm3。
[0016]进一步地，所述针刺碳复合层的密度大于等于1.2g/cm3。
[0017]本申请提供的一种坩埚托杆，具有如下技术效果：
[0018]1、本申请通过在碳纤维复合杆的外周依次固定连接碳过渡层和针刺碳复合层，形成接近实心结构的坩埚托杆，以增强坩埚托杆的承重性能，避免在加大硅料投入至坩埚中，造成坩埚托杆折断。
[0019]2、本申请中的坩埚托杆为接近实心结构的碳/碳复合材料，碳/碳复合材料具有尺寸稳定性好、抗热振性好、强度高和使用寿命长等优势，显著提高了坩埚托杆的力学性能和使用寿命。
[0020]3、本申请公开的坩埚托杆中，碳纤维复合杆的密度低于针刺碳复合层的密度，以形成减轻坩埚托杆的重量，减少制备成本。
[0021]4、本申请中坩埚托杆的结构简单，便于大量生产。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的一种坩埚托杆的结构示意图；
[0024]图2为本申请实施例提供的一种坩埚托杆的剖视图；
[0025]图3为本申请实施例提供的另一种坩埚托杆的结构示意图；
[0026]图4为本申请实施例提供的碳纤维复合杆的结构示意图；
[0027]图5为本申请实施例提供的一种坩埚托杆的主视图；
[0028]其中，附图标记对应为：10
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碳纤维复合杆；11
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碳纤维单元；20
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针刺碳复合层；30
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碳过渡层；111
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骨架碳纤维单元；112
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填充碳纤维单元；201
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锥体卡接部；202
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坩埚卡接部。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0031]本申请实施例还提供了一种坩埚托杆，请参阅图1
‑
图5，其中，该坩埚托杆包括：碳纤维复合杆10、碳过渡层30和针刺碳复合层20。
[0032]其中，碳过渡层30固定连接于碳纤维复合杆10的外周，针刺碳复合层20覆盖碳过渡层30的外周，与碳过渡层30固定连接；碳纤维复合杆10的密度低于针刺碳复合层20的密度。
[0033]具体的，碳纤维复合杆10为柱状结构，以作为后续坩埚托杆的芯体，碳纤维复合杆
10的径向直径可以为20mm
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25mm、25mm
‑
30mm和24mm
‑
28mm，优选的，碳纤维复合杆10的径向直径为24mm
‑
28mm。
[0034]本申请通过在碳纤维复合杆的外周依次固定连接碳过渡层和针刺碳复合层，形成接近实心结构的坩埚托杆，以增强坩埚托杆的承重性能，避免在加大硅料投入至坩埚中，造成坩埚托杆折断。除此之外，坩埚托杆为接近实心结构的碳/碳复合材料，碳/碳复合材料具有尺寸稳定性好、抗热振性好、强度高和使用寿命长等优势，显著提高了坩埚托杆的力学性能和使用寿命。
[0035]在一个具体的实施例中，在碳过渡层30与碳纤维复合杆10间，以及碳过渡层30与针刺碳复合层20间设置有高分子粘合层，该高分子粘合层用于实现碳过渡层30与碳纤维复合杆10间的，以及碳过渡层30与针刺碳复合层20间的粘性固定，以增强碳过渡层30与碳纤维复合杆10和针刺碳复合层20的粘接稳固性。
[0036]在一个可选的实施方式中，碳纤维复合杆10包括相邻设置的多种径向尺寸的碳纤维单元11，相邻碳纤维单元11间粘接；碳纤维单元11本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坩埚托杆，其特征在于，包括：碳纤维复合杆(10)、碳过渡层(30)和针刺碳复合层(20)；所述碳过渡层(30)固定连接于所述碳纤维复合杆(10)的外周，所述针刺碳复合层(20)覆盖所述碳过渡层(30)的外周，与所述碳过渡层(30)固定连接；所述碳纤维复合杆(10)的密度低于所述针刺碳复合层(20)的密度。2.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述碳纤维复合杆(10)包括相邻设置的多种径向尺寸的碳纤维单元(11)，相邻碳纤维单元(11)间粘接；所述碳纤维单元(11)内及相邻碳纤维单元(11)间具有孔隙。3.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述针刺碳复合层(20)包括长纤维层和短纤维层，所述长纤维层与所述短纤维层交替层叠设置。4.根据权利要求3所述的坩埚托杆，其特征在于，所述长纤维层的重量占比为20％
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30％，所述短纤维层的重量占比为70％
‑
80％。5.根据权利要求1所述的坩埚托杆，其特征在于，所述碳过渡层(30)与所述针刺碳复合层(20)针刺连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘时伟，胡士伟，
申请(专利权)人：浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司，
类型：新型
国别省市：