【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及透气环，尤其涉及一种碳/碳复合材料透气环及其制备方法和应用。
技术介绍
1、光伏热场是晶硅制备过程中使用的耗材，它包括了为坩埚提供发热源、熔化硅料并控制温度的各种部件，如导流筒、保温筒、加热器和坩埚等，这些部件共同构成了一个热系统，以确保硅料的正确熔化和硅片的均匀生长。
2、单晶硅生长炉是常用的一种光伏热场，透气环是单晶生长炉中用于疏导气体的一种配件耗材。目前，单晶硅生长炉用透气环普遍采用的是石墨透气环，但石墨材料质脆，运输过程中易磕碰变形，其高温力学性能较差，使用寿命较短，更换频繁，大大增加了企业生产成本。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种碳/碳复合材料透气环及其制备方法和应用。本专利技术结合浸渍碳化以及高温纯化等步骤，制备出光伏热场用碳/碳复合材料透气环，所得碳/碳复合材料透气环热场力学性能高，不易变形，使用寿命长。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种碳/碳复合材料透气环的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将碳纤维透气环预制体在树脂液中浸渍后固化，得到固化预制体；
5、(2)将所述固化预制体进行碳化，得到碳/碳透气环坯体；
6、(3)将所述碳/碳透气环坯体进行石墨化热处理，得到石墨化透气环坯体；
7、(4)将所述石墨化透气环坯体精加工后进行纯化处理，得到纯化透气环；所述纯化处理采用的提纯气体为氟利昂；
8、(5)将所述
9、优选的，所述碳纤维透气环预制体为针刺结构预制体；所述碳纤维透气环预制体的制备方法包括：将碳纤维无纬布和碳纤维网胎交替叠层针刺，并使用z向碳纤维双向贯穿编织成型，得到所述碳纤维透气环预制体；所述碳纤维透气环预制体的密度为0.2～0.4g/cm3。
10、优选的，所述树脂液为酚醛树脂液；所述浸渍的压力为1～3mpa，浸渍时间为1～6h；所述固化的温度为100～300℃，固化压力为1～3mpa，固化时间为2～8h；
11、所述碳化的温度为600～1200℃，碳化时间为10～48h。
12、优选的，所述石墨化热处理的温度为1800～2300℃，保温时间为1～4h，升温至所述石墨化热处理的温度的升温速率为80～120℃/h，所述石墨化热处理在保护气氛下进行。
13、优选的，所述石墨化透气环坯体的密度为1.2g/cm3以上。
14、优选的，当石墨化热处理后所得透气环坯体的密度小于1.2g/cm3时，重复浸渍、碳化和石墨化热处理的步骤，直至所得石墨化透气环坯体的密度达到1.2g/cm3以上。
15、优选的，所述纯化处理的次数为1～5次；所述纯化处理在提纯气体和保护气的环境下进行；所述纯化处理的温度为2000～2500℃，压力为2kpa～10kpa，每次纯化处理的时间为10～16h。
16、优选的，所述热处理的温度为1800～2300℃，保温时间为8～12h，升温至所述热处理的温度的升温速率为80～120℃/h；所述热处理在保护气氛下进行。
17、本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备得到的碳/碳复合材料透气环。
18、本专利技术还提供了上述方案所述的碳/碳复合材料透气环在光伏热场中的应用。
19、本专利技术提供了一种碳/碳复合材料透气环的制备方法，包括以下步骤：
20、(1)将碳纤维透气环预制体在树脂液中浸渍后固化，得到固化预制体；(2)将所述固化预制体进行碳化，得到碳/碳透气环坯体；(3)将所述碳/碳透气环坯体进行石墨化热处理，得到石墨化透气环坯体；(4)将所述石墨化透气环坯体精加工后进行纯化处理，得到纯化透气环；所述纯化处理采用的提纯气体为氟利昂；(5)将所述纯化透气环进行热处理，得到所述碳/碳复合材料透气环。本专利技术结合浸渍碳化工艺和高温纯化工艺，制备得到高密度、高透气性的碳/碳复合材料透气环，更符合光伏热场的使用要求，同时其热场力学性能更高，使用寿命更长，能耗更低，可降低企业生产成本，满足日益增长的光伏热场配件需求。实施例结果表明，本专利技术制备的碳/碳复合材料透气环杂质元素(铝、铁、钙、镁、钛、铜、钴、锰、镍、锂、钠、钾、硼、铬、锌十五种杂质元素)的总含量小于5ppm，远低于光伏热场环境器材所要求的25ppm；透气性约是常规使用的石墨透气环的10倍；经检测，本专利技术制备的碳/碳复合材料透气环其热膨胀系数为7.5×10-6～8.5×10-6/k，导热系数40～50w/mk，而光伏热场使用的石墨透气环热膨胀系数为15×10-6～30×10-6/k，导热系数为10～20w/mk，可见本专利技术制备的碳/碳复合材料透气环热变形量低，导热性能更优越，更节约能耗，使用寿命更长。
21、并且，本专利技术制备的透气环纯度高，且工艺简单、操作方便、制备周期短、生产成本低，适合进行大规模工业化生产。
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1.一种碳/碳复合材料透气环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维透气环预制体为针刺结构预制体；所述碳纤维透气环预制体的制备方法包括：将碳纤维无纬布和碳纤维网胎交替叠层针刺，并使用Z向碳纤维双向贯穿编织成型，得到所述碳纤维透气环预制体；所述碳纤维透气环预制体的密度为0.2～0.4g/cm3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂液为酚醛树脂液；所述浸渍的压力为1～3MPa，浸渍时间为1～6h；所述固化的温度为100～300℃，固化压力为1～3MPa，固化时间为2～8h；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化热处理的温度为1800～2300℃，保温时间为1～4h，升温至所述石墨化热处理的温度的升温速率为80～120℃/h，所述石墨化热处理在保护气氛下进行。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化透气环坯体的密度为1.2g/cm3以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当石墨化热处理后所得透气环
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纯化处理的次数为1～5次；所述纯化处理在提纯气体和保护气的环境下进行；所述纯化处理的温度为2000～2500℃，压力为2KPa～10KPa，每次纯化处理的时间为10～16h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为1800～2300℃，保温时间为8～12h，升温至所述热处理的温度的升温速率为80～120℃/h；所述热处理在保护气氛下进行。
9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到的碳/碳复合材料透气环。
10.权利要求9所述的碳/碳复合材料透气环在光伏热场中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳/碳复合材料透气环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维透气环预制体为针刺结构预制体；所述碳纤维透气环预制体的制备方法包括：将碳纤维无纬布和碳纤维网胎交替叠层针刺，并使用z向碳纤维双向贯穿编织成型，得到所述碳纤维透气环预制体；所述碳纤维透气环预制体的密度为0.2～0.4g/cm3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述树脂液为酚醛树脂液；所述浸渍的压力为1～3mpa，浸渍时间为1～6h；所述固化的温度为100～300℃，固化压力为1～3mpa，固化时间为2～8h；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化热处理的温度为1800～2300℃，保温时间为1～4h，升温至所述石墨化热处理的温度的升温速率为80～120℃/h，所述石墨化热处理在保护气氛下进行。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋婕，贾林涛，谭拱峰，池泽敏，
申请(专利权)人：上海康碳复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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