[发明专利]一种单晶炉热场C/C结构件表层强化的方法

说明书

本发明公开了一种单晶炉热场C/C结构件表层强化的方法。其步骤是：在C/C结构件表面涂覆第一强化胶液，并用耐高温柔性材料整体密封包覆后进行初步固化；拆去耐高温柔性材料后用砂纸对结构件的表面进行打磨；在结构件的表面涂覆第二强化胶液，用耐高温柔性材料整体密封包覆后进行第二次固化；将结构件拆去耐高温柔性材料后置放在高温炉内进行高温烧结，1600℃保温1小时后降温，得具有表面强化层的C/C结构件。

技术领域：

本发明涉及一种耐高温材料领域，特别是指一种耐高温的C/C材料的结构件的表面层的增强的方法。

背景技术：

随着国家发展太阳能光伏发电方针的实施，光伏发电获得较大的发展，光伏电池晶硅材料需求量大幅增加，为了增加晶硅产能，适应光伏产业快速发展的需要，晶硅拉制炉向大型化、拉晶技术向连续化(连续拉晶时间＞240小时)发展，生产条件更为苛刻，因此对单晶炉的C/C热场结构件(C/C埚帮、C/C保温筒、C/C导流筒等)的耐热性、抗硅腐蚀性及制备技术都提出了更高的要求。C/C热场结构件在高温(＞1400℃)下长时间拉晶过程中，受到硅蒸汽强烈的腐蚀(Si+C＝SiC)，造成热场结构件脱炭，壁体变薄，导致强度下降，进而可能出现结构件开裂而失效。目前使用的单晶炉的C/C热场结构件的使用寿命普遍偏低，特别是与石英坩埚紧密贴合使用的埚帮更容易发生反应，造成埚帮脱炭的同时石英坩埚脱硅，一般使用寿命低于4～6个月，频繁更换或修复上述的热场结构件，既增加了制备成本又降低了生产效率。因此，如何有效地提高热场结构件的使用寿命具有重要的意义。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种在C/C材料的结构件表面制备耐腐蚀的强化层的制备方法。

实现本发明的技术解决方案是：C/C结构件表层强化方法的步骤如下：

a.在待加工的C/C结构件表面涂覆第一强化胶液，将上述结构件用耐高温柔性材料整体密封包覆后进行初步固化；b.拆去耐高温柔性材料后对步骤a的得品用60～200目的砂纸对结构件的表面进行打磨；c.在步骤b的得品表面涂覆第二强化胶液，将上述结构件用耐高温柔性材料整体密封包覆后进行第二次固化；d.将步骤c的得品拆去耐高温柔性材料后置放在高温炉内，经过氮气或氩气冲洗炉堂后，在氮气或氩气保护下按下面的升温过程进行高温烧结：

1600℃保温1小时后降温，降温至100℃以下时开炉，得到所述的具有表面强化层的C/C结构件。

所述的第一强化胶液按重量百分比计的组分构成是：

其中：石墨粉的粒度为100nm～2μm、纯度≥99.5％，硅粉的粒度为100nm～2μm、纯度≥99.9％，碳化硅粉的粒度为30nm～1μm、纯度≥99.5％，氮化硅粉的粒度为100nm～2μm、纯度≥99.5％，酚醛树脂的商品号为2127A，残炭率为50～60％。

所述的第二强化胶液按重量百分比计的组分构成是：

其中：硅粉的粒度为20μm～80μm、纯度≥99.9％，氮化硅粉的的粒度为30μm～100μm、纯度≥99.5％，碳化硅粉的粒度为3μm～100μm、纯度≥99.5％，锆英石粉的粒度为3μm～20μm、纯度≥99.0％，硅树脂商品号为SH-9601、固含量为50～55％。

所述的步骤a中的初步固化的步骤是：将密封包覆的结构件置于固化炉中，室温加压至2.0MPa～3.0MPa，然后升温，升温速率为2.0℃～5.0℃/分钟，升温至180℃～200℃保温保压0.5～2小时。

所述的步骤c中的第二次固化的步骤是：将密封包覆的结构件置于固化炉中，室温加压至2.0MPa～3.0MPa，然后升温，升温速率为2.0℃～5.0℃/分钟，升温至180℃～250℃保温保压0.5～2小时。