一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法技术

本申请涉及碳碳复合材料技术领域，具体公开了一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法，碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：将第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构互不相同，且第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的起始铺放面不在同一个平面。本申请制得的碳碳匣钵韧性好，不易断裂，使用寿命长，抗振性好。抗振性好。抗振性好。

【技术实现步骤摘要】
一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳碳复合材料
，尤其是涉及一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法。

技术介绍

[0002]将陶瓷器和坯体放置在碳碳复合材料制成的容器中焙烧，能够防止气体及有害物质对坯体、釉面的破坏及污损，这种容器即称碳碳匣钵。碳碳匣钵广泛应用于承烧电子元器件、锂离子电池材料、磁性材料、陶瓷产品等领域。匣钵材料的成分直接影响匣钵性能，匣钵要求具有较高的耐火度、较好的机械强度、良好的体积稳定性以及优异的热稳定性和导热性。
[0003]相关技术中公开了一种组合式石墨匣钵，包括底板、多个侧板、石墨方柱以及螺钉，所述侧板沿着底板四周竖向设置在底板上且与所述底板围合成带空腔的盒体结构，任意相邻两个所述侧板的拼接处通过子母口进行卡接，所述石墨方柱分别沿着侧板与底板、侧板与侧板的拼缝设置；所述石墨方柱、底板、侧板上均开有连接孔，所述底板、侧板和石墨方柱通过所述螺钉与连接孔配合固定连接。
[0004]针对上述相关技术，由于上述匣钵采用碳碳板材经过机械加工后拼接而成，受加工精度的影响，板材与板材之间存在缝隙，原材料在烧制过程中容易从缝隙中泄露，造成浪费。

技术实现思路

[0005]为了降低原材料泄露的概率、减少浪费，本申请提供一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种碳碳匣钵预制体的制备方法，采用如下的技术方案：一种碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：将第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构互不相同，且所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的起始铺放面不在同一个平面。
[0007]通过采用上述技术方案，由于本申请采用三种结构不同的复合片叠层拼接得到没有拼接缝的碳碳匣钵预制体，在依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，即可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
[0008]可选的，所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱
体平铺复合片在铺放后均进行针刺处理。
[0009]通过采用上述技术方案，针刺处理能够提高相邻两层复合片之间的层间强度，能够提高碳碳匣钵预制体的力学性能，进一步提高碳碳匣钵的抗振性。
[0010]可选的，所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片远离箱体开口的边沿均连接有搭接边，在铺放所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片或第三开口箱体平铺复合片时，两个相邻的所述搭接边叠层且覆盖拼接缝。
[0011]通过采用上述技术方案，搭接边叠层且覆盖拼接缝，一方面使得碳碳匣钵预制体的棱角处没有缝隙，另外一方面提高了碳碳匣钵预制体棱角处的强度。
[0012]可选的，位于外侧的所述搭接边表面均铺设有碳纤维网胎，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理。
[0013]通过采用上述技术方案，搭接边处增加碳纤维网胎，采用带钩的针将碳纤维网胎沿着Z向刺入到碳碳匣钵预制体中，增加Z向的纤维，经过沉积浸渍碳化和石墨化处理后，层与层之间的作用力增强，从而提高搭接边处的层间强度。
[0014]可选的，任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，所述碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维，再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维，再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维，脱模前将第一碳纤维和第二碳纤维位于箱体开口的部分裁剪去除。
[0015]通过采用上述技术方案，碳纤维加强层能够增加碳碳匣钵的环向强度，延长使用寿命。
[0016]可选的，所述第一开口箱体平铺复合片包括矩形的第一片材、第二片材、第三片材、第四片材和第五片材，所述第一片材、第二片材、第三片材和第四片材沿第一片材的长边方向依次连接，所述第五片材与第一片材、第二片材或第三片材的一边连接。
[0017]可选的，所述第二开口箱体平铺复合片包括第六片材、第七片材、第八片材、第九片材、第十片材和第十一片材，所述第六片材、第七片材、第八片材、第九片材和第十片材沿第七片材的长边方向依次连接，所述第十一片材与第八片材或第九片材的一边连接，所述第六片材和第十片材拼接后形成开口箱体的一面，所述六片材和第十片材是长方形或三角形。
[0018]可选的，所述第三开口箱体平铺复合片包括五个第十二片材，五个所述第十二片材呈十字形。
[0019]通过采用上述技术方案，由于三种不同结构的复合片均是一体成型，在叠层铺放后不会产生明显的缝隙，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费。
[0020]第二方面，本申请提供一种碳碳匣钵的制备方法，采用如下的技术方案：一种碳碳匣钵的制备方法，包括以下步骤：将上述的碳碳匣钵预制体依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理，得到碳碳匣钵。
[0021]通过采用上述技术方案，碳碳匣钵预制体经过气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，气相沉积和浸渍碳化产生的碳在碳碳匣钵预制体内的碳纤维上形核、长大，填充了碳纤维间的缝隙，进一步减少缝隙，且提高了碳碳匣钵的密度；碳纤维与基体碳的结合也能有效防止断裂裂纹的扩展，不至于发生脆性断裂，提高了碳碳匣钵的韧性，从而提高碳碳匣钵的
使用寿命。
[0022]第三方面，本申请提供一种碳碳匣钵，采用如下的技术方案：一种碳碳匣钵，由上述的制备方法制得。
[0023]通过采用上述技术方案，采用上述的制备方法可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
[0024]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用三种结构不同的复合片叠层拼接得到没有拼接缝的碳碳匣钵预制体，在依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，即可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
[0025]2、本申请中优选在两个相邻的搭接边叠层且覆盖拼接缝，一方面使得碳碳匣钵预制体的棱角处没有缝隙，另外一方面提高了碳碳匣钵预制体棱角处的强度。
[0026]3、本申请中优选在搭接边处增加碳纤维网胎，采用带钩的针将碳纤维网胎沿着Z向刺入到碳碳匣钵预制体中，增加Z向的纤维，经过沉积浸渍碳化和石墨化处理后，层与层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）的结构互不相同，且所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）的起始铺放面不在同一个平面。2.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）在铺放后均进行针刺处理。3.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）远离箱体开口的边沿均连接有搭接边（4），在铺放所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）或第三开口箱体平铺复合片（3）时，两个相邻的所述搭接边（4）叠层且覆盖拼接缝。4.根据权利要求3所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：位于外侧的所述搭接边（4）表面均铺设有碳纤维网胎，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理。5.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，所述碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维（5），再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维（6），再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利博，孙勇，杨浩，相喜，郑乾帅，何志童，张锋，
申请(专利权)人：西安美兰德新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：