[发明专利]一种碳碳复合改性材料固化保温筒及其制备方法

说明书

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体为一种碳碳复合改性材料固化保温筒及其制备方法，包括筒体，所述筒体的组成成分包括碳纤维预制体、树脂碳层和改性体，本发明所制备的保温筒具有优异的力学性能，经测试，1773K下氧化144h后氧化速率≤0.58％，具有极佳的抗氧化、抗烧蚀能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体为一种碳碳复合改性材料固化保温筒及其制备方法。

背景技术

随着电子信息产业和光伏产业的发展，对单晶硅片的尺寸要求越来越大、性能要求越来越高。为提高晶体硅的质量，降低制造成本，直拉单晶炉迅速朝大型化、自动化方向发展，这对单晶炉的保温材料也提出了更高的要求。

现有技术已经有使用碳碳复合材料制作单晶炉保温装置的相关报道，碳碳复合材料是一种由碳纤维为增强体、碳质为基体构成的纯碳复合材料加工而成的高技术产品，其具有优异的高温力学性能、良好的耐磨性和抗热震性能，然而，碳碳复合材料在高温下易氧化烧蚀并且氧化速率随温度升高而急速增长，这严重限制了它的高温应用。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种碳碳复合改性材料固化保温筒及其制备方法。

所采用的技术方案如下：

一种碳碳复合改性材料固化保温筒，包括筒体，所述筒体的组成成分包括碳纤维预制体、树脂碳层和改性体。

本发明所述碳纤维预制体为按照产品结构将碳纤维编织成3D或2.5D编织体，体积密度为0.45-0.6g/cm³。

进一步地，以重量份数计，所述筒体的组成成分包括碳纤维预制体20-40份、树脂碳层20-40份和改性体25-30份。

进一步地，所述改性体由过渡金属元素碳化物和过渡金属元素硼化物组成。

进一步地，所述过渡金属元素碳化物、过渡金属元素硼化物的质量比为1-3：1-3。

进一步地，所述过渡金属元素碳化物为HfC、ZrC或TaC中的至少一种，优选为ZrC。

进一步地，所述过渡金属元素硼化物为HfB₂、ZrB₂或TaB₂中的至少一种，优选为ZrB₂。

进一步地，还包括ZrC-ZrB₂-SiC过渡涂层和SiC外涂层，所述ZrC-ZrB₂-SiC过渡涂层和所述SiC外涂层均设置于所述筒体的表面，所述ZrC-ZrB₂-SiC过渡涂层位于所述SiC外涂层与所述筒体之间。

上述碳碳复合改性材料固化保温筒的制备方法如下：

S1：将氧氯化锆、蔗糖用水溶解，得到第一前驱体溶液，将碳纤维预制体置于第一前驱体溶液中浸渍处理后，取出干燥，惰性气体保护下1500-1600℃烧结1-1.5h，得到第一中间体；

S2：将氧氯化锆、硼酸和柠檬酸用水溶解，得到第二前驱体溶液，将第一中间体置于第二前驱体溶液中浸渍处理后，取出干燥，惰性气体保护下1500-1600℃烧结1-2h，得到第二中间体；

S3：将第二中间体放置在真空浸渍罐中，再将酚醛树脂和乙醇组成的第三前驱体溶液加入，真空压力浸渍后再经固化、碳化，再将真空压力浸渍、固化、碳化步骤进行6-9次后得到坯体，再将坯体升温至1800-1850℃纯化1-2h，按需求加工成所需形状和尺寸的筒体；

S4：将筒体置于管式炉后抽真空，升温到950-1000℃，将BCl₃、H₂、Ar和C₂H₆通入管式炉，保持炉压1000-1200Pa沉积14-18h后在坯体表面沉积得到预涂层；