[发明专利]一种无序炭纤维炭/陶保温筒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无序炭纤维炭/陶保温筒及其制备方法。关键是多层结构的内筒(1)的外表面设有多层结构的外筒(2)。本发明公开的无序炭纤维炭/陶保温筒及其制备方法，保温筒的壁体一种炭/陶材料，具有极佳的结构强度和抗腐蚀性能，提高使用寿命，可大幅提高单晶硅的质量或品质，而制备工艺更为简单，制备工期大幅降低，使用了大量的无序炭纤维炭纤维而又大幅降低了制备成本，较之现有技术，具有突出的进步并可取得良好的经济效益和社会效益。

技术领域：

本发明涉及一种高温环境下使用的保温材料，特别是指一种用于高温炉内使用的保温构件或保温筒和制备方法。

背景技术：

随着光伏发电产业以及单(多)晶硅制备的飞速发展，炭/炭热场结构件需求量大幅增加，而保温筒是单晶炉重要的热场结构件，对于晶体生长所需的稳定的热场起到关键作用。以现有的预制体-CVD法生产大型薄壁结构的保温筒时，缺陷是生产周期长，制备成本高，炭纤维布的使用量大，如采用分体制造，拼接为整体成型，则缺陷是工艺复杂，制造周期长，质量难以保障，使用寿命较短。而目前我国现有和在建的单晶炉有3～5万台，装机保温筒为9～15万件，按上述现有技术制备需炭纤维用量为3000～5000吨，造成资源短缺，成本增加。因此，如何降低制造成本，又提高制备效率，简化制备工艺和提高保温筒的使用寿命，仍是一个急待解决的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种制备成本低、使用寿命长、抗腐蚀和保温效果好的保温筒以及制备方法。

实现本发明的无序炭纤维炭/陶保温筒的技术解决方案是：多层炭纤维布结构的内筒的外表面设有多层无序炭纤维结构的外筒。

所述的内筒的外表面与外筒的内表面直接连接。

所述的无序炭纤维炭/陶保温筒的制备方法，其步骤如下：

a.制备内筒的坯体和外筒的坯体；

b.将内筒的坯体与外筒的坯体套装为一保温筒坯体；

c.将步骤b的保温筒坯体置于高温炉内，在氮气(N₂)保护下，升温至1500℃～1800℃，保温4小时后，随炉冷却，降温至150℃～250℃出，得所述的无序炭纤维炭/陶保温筒。

步骤a的内筒的坯体和外筒的坯体的制备步骤是：

a₁.将炭纤维布和无序炭纤维布均浸入浸渍液后取出，经100℃～110℃烘干，得到按重量百分比计含浸渍液为40～50％的炭纤维预浸布和无序炭纤维预浸布；

a₂.将炭纤维预浸布和无序炭纤维预浸布分别在缠绕机的不同直径的筒状模具上缠绕多层；

a₃.将步骤a₂的得品置于固化炉内，抽真空至-0.098MPa，抽真空率为小于50Pa/小时，保压3小时后；对固化炉内加压，加压介质为空气，加压速率为0.08MPa/分钟，加压至2.0MPa后保持压力，在筒状模具的内腔中加热，升温速率为5℃/小时，升温至180℃～200℃，保温保压2小时，得内筒1和外筒2的坯体。

所述的浸渍液按重量百分比计的组分构成是：

所述的浸渍液中的莫来石粉的粒度小于500目，炭纤粉的粒度小于300目，硅粉的粒度小于500目，炭化硅粉的粒度小于500目，氧化锆粉的粒度小于500目，短炭纤维的长度为3～7mm。

在上述的步骤a₂中，炭纤维预浸布与无序炭纤维布在筒状模具上的缠绕层数为10～15层。

所述的内筒与外筒之间设有胶粘结构层，胶粘结构层由胶粘剂经高温烧制而成。

所述的粘胶剂按重量百分比计的组分构成是：