[发明专利]用于保护碳材料的复合涂层及制备方法和铸锭炉热场结构

说明书

本发明实施例提供了一种用于保护碳材料的复合涂层，所述复合涂层包裹在所述碳材料表面，所述复合涂层包括硅酸类物质、改性环氧树脂和氧化钇颗粒。该复合涂层可以有效改变碳材料表面的微观结构，在碳材料表面形成了一层致密的保护层，使得铸锭过程中的碳材料高温下释放的碳降到最低。本发明还提供了一种用于保护碳材料的复合涂层的制备方法，包括以下步骤：在反应容器中加入硅酸钾、改性环氧树脂、氧化钇颗粒和去离子水，搅拌均匀后得到混合料，将所述混合料均匀涂布在碳材料表面，干燥后进行高温煅烧，煅烧温度1200℃以上，以在所述碳材料表面形成复合涂层。本发明还提供了一种铸锭炉热场结构。

技术领域

本发明涉及铸锭用涂层技术领域，特别是涉及一种用于保护碳材料的复合涂层及制备方法和铸锭炉热场结构。

背景技术

目前，市场上大部分晶体硅铸锭炉内普遍采用碳材料，包括石墨和碳-碳复合材料，制造耐温结构件。然而一般铸锭过程中的铸锭周期长达80小时左右，在不断的高温煅烧下，铸锭炉热场结构内部的碳材料会不断受到铸锭内部气流的冲击从而释放出碳元素，多数碳元素会和硅进行反应生成碳化硅造成硅锭的硬质夹杂，并且大大提升硅锭中碳含量以致严重影响硅锭质量。硅锭的硬质夹杂对硅锭的开方、切片均会造成不良影响，例如开方断线、线痕片等，浪费硅锭材料，造成硅锭切割成本升高；

现有技术方案中，多数采用碳-碳化硅材料来替换碳-碳材料，降低铸锭炉热场结构内的碳气氛，以降低硅锭碳含量影响，但碳-碳化硅材料价格昂贵，致使铸锭炉热场结构的材料替换成本翻倍，使晶体硅铸锭的工业化生产过程中面临着巨大的成本风险。因此，如何有效降低硅锭中的碳含量是当前晶体硅铸锭亟待解决的难点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于保护碳材料的复合涂层及制备方法和铸锭炉热场结构，该复合涂层可以有效改变碳材料表面的微观结构，在碳材料表面形成了一层致密的保护层，使得铸锭过程中的碳材料高温下释放的碳降到最低。

第一方面，本发明提供了一种用于保护碳材料的复合涂层，所述复合涂层包裹在所述碳材料表面，所述复合涂层包括硅酸类物质、改性环氧树脂和氧化钇颗粒。

本发明所述复合涂层，可以有效改变碳材料表面的微观结构，使得铸锭过程中的碳材料高温下释放的碳降到最低。

可选地，所述硅酸类物质、所述改性环氧树脂和所述氧化钇颗粒的质量为(5-15)：(5-15)：1。

可选地，所述复合涂层的厚度为10μm-200μm。

可选地，所述复合涂层的厚度为10μm-100μm。

可选地，所述复合涂层的厚度为50μm-150μm。

可选地，所述复合涂层的厚度为100μm-200μm。

例如，本发明所述复合涂层的厚度为10μm，或为20μm，或为30μm，或为40μm，或为50μm，或为100μm，或为120μm，或为150μm，或为200μm。

可选地，所述硅酸类物质包括硅溶胶和硅酸盐中的至少一种。例如，本发明一实施方式中，所述硅酸类物质可以为硅酸钾。

可选地，所述氧化钇颗粒的粒径为0.3-5.0μm。

进一步地，可选地，所述氧化钇颗粒的粒径为0.5-1.5μm。

进一步地，可选地，所述氧化钇颗粒的粒径分布为D10：0.3-1.2μm，D90：1.2-5.0μm。本发明中，粒径分布均匀的所述氧化钇颗粒有利于形成更加均匀的复合涂层。

可选地，所述用于保护碳材料的复合涂层中还包括氧化锌颗粒。

可选地，所述碳材料包括石墨和/或碳-碳复合材料。