一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法技术

本申请涉及单晶硅拉制炉领域，具体公开了一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法。包括如下步骤：S1：按照底加热器形状制备模具，在所述模具上设置若干通孔；S2：将炭棒插入通孔内使得炭棒伸入模具形成的成型腔内；S3：在模具内铺设炭布层；S4：在S3中铺设的炭布层上铺设长炭纤维层；S5：重复步骤S3和S4将炭布层与长炭纤维层交替铺设多层；将铺设的炭布层与长炭纤维层进行压实处理；S6：对模具进行加热使得炭布层与长炭纤维层进行固化得到胚体；S7：将胚体通过浸渍液进行浸渍后炭化处理；S8：重复步骤S7，直至胚体的密度≥1.5g/cm3，最后将胚体在1800

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法


[0001]本申请涉及单晶硅拉制炉领域，更具体地说，它涉及一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法。

技术介绍

[0002]底加热器是单晶硅拉制炉的重要热场部件，与主加热器配合使用，通过功率升降调节温度，使坩埚内的硅料熔化。炭炭复合材料是由炭纤维或各种炭织物增强炭基体所形成的复合材料，具有密度低，比强度高，耐磨损，耐高温、热膨胀系数小等优良性能，是石墨制品理想替代品。
[0003]目前底加热器全部用石墨材料制造，但是由于石墨强度低、抗热震性差、使用寿命短，需要频繁更换。采用传统的针刺预制体制备的炭炭复合材料来制备单晶硅拉制炉的底加热器，将炭炭复合材料应用于单晶硅拉制炉热场零件，能够改善底加热器的使用寿命。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在以下缺陷：采用针刺预制体制备的炭炭复合材料来制备的底加热器，由于制备的底加热器中炭纤维含量较低，导致制得的底加热器电阻率较高，而现有单晶硅拉制炉的热场结构和电源系统都是根据石墨材料电阻率特性来设计的，导致采用炭炭复合材料制备的底加热器与现有的加热器结构和设备电源系统无法匹配。

技术实现思路

[0005]为了能够方便炭炭复合材料制备的底加热器与现有的加热器结构和设备电源系统相配合，本申请提供一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法。
[0006]本申请提供一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法，采用如下的技术方案：一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法，制备包括如下步骤：S1：按照底加热器形状制备模具，在所述模具上设置若干通孔；S2：将炭棒插入通孔内使得炭棒伸入模具形成的成型腔内；S3：在模具内铺设炭布层，使炭棒穿过所述炭布层；S4：在S3中铺设的炭布层上铺设长炭纤维层，使得长炭纤维层的炭纤维长丝沿底加热器的导电路径铺设；S5：重复步骤S3和S4将炭布层与长炭纤维层交替铺设多层，所述炭棒贯穿多层所述炭布层以及长炭纤维层；将铺设的炭布层与长炭纤维层进行压实处理；S6：对模具进行加热使得炭布层与长炭纤维层进行固化，而后将伸出炭布层以及长炭纤维层的炭棒切除后得到胚体；S7：将胚体通过浸渍液进行浸渍后炭化处理；S8：重复步骤S7，直至胚体的密度≥1.5g/cm3，最后将胚体在1800
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2300℃下进行石墨化处理得到底加热器。
[0007]通过采用上述技术方案，将炭布层与长炭纤维层进行交替铺设，并且使得长炭纤维路径与底部加热器导电路径一致，避免长炭纤维被切断，完整的长炭纤维可提升底部加热器的导电性能；在将布层与长炭纤维层铺设后进行压实处理，使得制备的底部加热器炭纤维含量较高，也能提高底部加热器的导电能力；采用炭棒作为炭纤维垂直于炭布层方向的连接，可提高炭布层与长炭纤维层的层间强度以及导电性能，得到的炭炭加热器形成较高强度的三向结构，进而有效增强加热器的强度并降低电阻率，进而使得底加热器既能够与现有的加热器结构和设备电源系统相配合，并且提高底加热器的使用寿命减少更换次数。
[0008]优选的，在铺设长炭纤维层时，对长炭纤维层通过酚醛树脂进行预浸渍处理。
[0009]通过采用上述技术方案，在铺设长炭纤维层时，通过酚醛树脂进行预浸渍处理后，提高铺设效果使得碳布层与长炭纤维层粘接效果更好，在铺设时提高炭布层与长炭纤维层之间的粘结性，使得铺设后的层间更加密实。
[0010]优选的，所述炭棒的直径为0.5
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5mm。
[0011]通过采用上述技术方案，采用上述范围的炭棒直径时，能够提高加热器预制体导电性能的同时，使底加热器预制体具有较好的强度，进一步提高底加热器的使用寿命。
[0012]优选的，在对所述炭布层以及长炭纤维层进行铺设时，在炭布层与长炭纤维层之间均匀添加碳化硅粉。
[0013]通过采用上述技术方案，由于底加热器在单晶硅拉制炉内使用时，会受到炉内的气体等的冲刷腐蚀，在铺设炭布层与长炭纤维层使通过在层间添加碳化硅粉，能够进一步提高底加热器的抗腐蚀能力，进而提高底加热器的使用寿命。
[0014]优选的，S8中将所述胚体经石墨化处理后得到的底加热器表面进行热解炭涂层处理。
[0015]通过采用上述技术方案，通过对底加热器表面进行热解炭涂层处理后，能够在底加热器表面形成一层致密的热解炭涂层，能够进一步提高加热器的抗腐蚀能力。
[0016]优选的，所述炭布为3k、6k或12k平纹炭布中的一种。
[0017]优选的，所述长炭纤维层的炭纤维为3k、6k或12k炭纤维中的一种。
[0018]优选的，S5中，每铺设一层炭布层以及一层炭纤维层后进行压实处理。
[0019]通过采用上述技术方案，通过每铺设一层炭布层以及一层炭纤维层后对其进行压实处理后，在将多层炭布层与炭纤维层铺设完成后，能够进一步提高预制体中炭纤维的含量，进而进一步提高底加热器的导电能力，提高底加热器与与现有的加热器结构和设备电源系统配合性。
[0020]优选的，S5中，将多层炭布层以及炭纤维层全部铺设完成后，对多层炭布层以及炭纤维层整体进行压实处理。
[0021]通过采用上述技术方案，通过将多层炭布层以及炭纤维层全部铺设完成后进行压实处理，简化工艺，在保证炭纤维的含量的同时，能够有效提高生产效率。
[0022]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用将炭布层与长炭纤维层进行交替铺设多层，并且使长炭纤维路径与底部加热器导电路径一致，避免长炭纤维被切断，完整的长炭纤维可提升底部加热器的导电性能，并且采用炭棒作为炭纤维垂直于炭布层方向的连接，可提高炭布层与长炭纤
维层的层间强度以及导电性能，进而有效增强加热器的强度并降低电阻率。
[0023]2、本申请中优选采用在炭布层与长炭纤维层之间均匀添加碳化硅粉，在铺设炭布层与长炭纤维层使通过在层间添加碳化硅粉，进一步提高底加热器的抗腐蚀能力，进而提高底加热器的使用寿命。
[0024]3、本申请中通过将胚体经石墨化处理后得到的底加热器表面进行热解炭涂层处理，能够进一步提高加热器的抗腐蚀能力，提高底加热器的使用寿命。
附图说明
[0025]图1是本申请实施例中模具以及炭布层、炭纤维层以及炭棒排布的结构示意图。
[0026]图2是本申请实施例1
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7中任一制得的底加热器的结构示意图。
[0027]图3是本申请实施例8制得的底加热器的结构示意图。
[0028]附图标记：1、阴模；2、阳模；3、炭棒；4、炭布层；5、长碳纤维层；6、环形加热片；7、圆弧形加热片；8、弧形通槽；9、波浪形加热片。
具体实施方式
[0029]以下结合附图1
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3以及实施例对本申请作进一步详细说明。实施例
[0030]本申请中使用的原料来源如下所示：实施例中浸渍液采用呋喃树脂；炭布、炭棒、长炭纤维、呋喃树脂以及酚醛树脂均采用普通市售产品。
[0031]实施例1一种单晶硅拉制炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法，其特征在于，制备包括如下步骤：S1：按照底加热器形状制备模具，在所述模具上设置若干通孔；S2：将炭棒插入通孔内使得炭棒伸入模具形成的成型腔内；S3：在模具内铺设炭布层，使炭棒穿过所述炭布层；S4：在S3中铺设的炭布层上铺设长炭纤维层，使得长炭纤维层的炭纤维长丝沿底加热器的导电路径铺设；S5：重复步骤S3和S4将炭布层与长炭纤维层交替铺设多层，所述炭棒贯穿多层所述炭布层以及长炭纤维层；将铺设的炭布层与长炭纤维层进行压实处理；S6：对模具进行加热使得炭布层与长炭纤维层进行固化，而后将伸出炭布层以及长炭纤维层的炭棒切除后得到胚体；S7：将胚体通过浸渍液进行浸渍后炭化处理；S8：重复步骤S7，直至胚体的密度≥1.5g/cm3，最后将胚体在1800
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2300℃下进行石墨化处理得到底加热器。2.根据权利要求1所述的一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备方法，其特征在于：在铺设长炭纤维层时，对长炭纤维层通过酚醛树脂进行预浸渍处理。3.根据权利要求1所述的一种单晶硅拉制炉用炭炭底加热器的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯光远，樊乾国，杨浩，李晓天，王小安，李志保，孙勇，
申请(专利权)人：陕西美兰德炭素有限责任公司，
类型：发明
国别省市：