[发明专利]多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法

说明书

本发明提供了一种多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法，包括以下步骤：一、在U型垫层外铺设一层U型网胎/碳布复合料，针刺后在左右两侧均铺设一层线型网胎/碳布复合料，针刺后在外侧铺设一层U型碳纤维长丝，针刺后得到一个单元层；二、重复步骤一，在U型垫层外得到多个单元层，得到多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体。本发明采用U型网胎/碳布复合料、线型网胎/碳布复合料和碳纤维长丝三种材料间隔铺层、逐层针刺的工艺方法，能够解决U型预制体圆弧部门厚度与竖直部分不一致的问题，而圆弧部分网胎/碳布复合料的不连续造成的强力减弱能够有碳纤维长丝完美的替代。

技术领域

本发明属于复合材料预制体制备技术领域，具体涉及一种多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法。

背景技术

多晶硅氢化炉内的热场环境温度高达1200℃，是普通材料无法承受的高温区域。氢化炉热场有碳/碳加热器、碳/碳隔热罩、碳/碳保温筒、碳/碳隔热底板等产品，作为用来为炉内提供稳定热源的碳/碳加热器具有至关重要的作用。传统的多晶硅氢化炉内采用石墨加热器来给炉体增温，石墨材料具有纯度高、耐高温、导电导热性好、化学稳定性好等优点，最先被用到多晶硅炉热场装置部件材料一般采用高纯石墨，要求高纯度、高强度、高密度，密度一般大于1.8g/cm³,纯度极高的要求解决了多晶硅炉在加热期间杂质的影响。

目前，高纯石墨价格比较昂贵，主要依赖进口，对于此类加热器的异形件来说加工难度大，原料浪费严重，组装部件整体一致性差，发热效率差，电阻率不稳定，耐高温热振性差，由于脆性强极其容易断裂破碎，使得更换频繁，成本剧增。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法。该方法采用U型网胎/碳布复合料、线型网胎/碳布复合料和碳纤维长丝三种材料间隔铺层、逐层针刺的工艺方法，能够解决U型预制体圆弧部门厚度与竖直部分不一致的问题，而圆弧部分网胎/碳布复合料的不连续造成的强力减弱能够有碳纤维长丝完美的替代。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在U型垫层外铺设一层U型网胎/碳布复合料，然后进行针刺处理，之后在针刺后的U型网胎/碳布复合料的左右两侧均铺设一层线型网胎/碳布复合料，然后进行针刺处理，接着在针刺后的线型网胎/碳布复合料外铺设一层U型碳纤维长丝，然后进行针刺处理，从而在U型垫层外得到一个单元层；

步骤二、重复步骤一中所述的铺设和针刺过程，直至在U型垫层外得到多个单元层，最终得到多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体。

上述的多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述U型碳布/网胎复合料和线型碳布/网胎复合料均由碳布和碳纤维网胎经预刺复合而成，所述预刺的针刺密度为2针/cm²；所述碳布采用碳纤维织造技术制成，碳布为平纹、斜纹、缎纹或无纬布，碳布的面密度为200g/m²～480g/m²；所述碳纤维网胎采用碳纤维无纺技术制成，碳纤维网胎的面密度为30g/m²～200g/m²。

上述的多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法，其特征在于，所述U型碳纤维长丝为3K、6K、12K、24K或50K碳纤维长丝。

上述的多晶硅氢化炉用碳纤维U型加热器预制体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述针刺处理的工艺参数为：针刺密度15针/cm²～45针/cm²，层间密度5层/cm～18层/cm。