[发明专利]一种复合陶瓷涂层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合陶瓷涂层材料及其制备方法和应用。根据本发明的复合陶瓷涂层材料，包括碳/碳坯体，所述碳/碳坯体内部具有孔隙，碳/碳坯体的外表面以及内部孔隙表面均设有纳米SiC‑ZrC陶瓷复合涂层，外表面的纳米SiC‑ZrC陶瓷复合涂层表面还设有微米SiC‑ZrC陶瓷复合涂层，具有优良的抗硅化腐蚀和抗氧化性能。本发明还提供了上述复合陶瓷涂层的制备方法，以及由上述复合陶瓷涂层材料制备的埚邦。

技术领域

本发明属于陶瓷涂层技术领域，具体涉及一种复合陶瓷涂层材料及其制备方法和应用。

背景技术

为了加强节能环保的要求，光伏行业得到大力发展。单晶硅太阳能电池片在当前的光伏技术领域中，属于最成熟且光电转换效率相对较高的技术，因此，目前市场对于单晶硅的需求量巨大。

单晶硅的生产大多采用直拉法。在单晶硅的加工过程中，用到的化料设备是晶体生长炉。晶体生长炉，包括炉体、炉盖、坩埚、埚邦(又称埚筒)和埚杆，坩埚置于埚邦内，埚邦包括邦壁和邦底，用于承托和摆放坩埚，控制热场的轴向温度梯度和引导气氛流，是坩埚外的承力部件。单晶硅炉最初使用的埚邦是由石墨件和碳毡所形成的组合件，该种组合件存在保温效果较差，使用寿命短的问题，同时作为易损部件，石墨埚邦成本较高。

近年来，随着碳纤维增强新材料的兴起，因该类材料具有质量轻，耐高温，高温条件下优异的力学性能，抗热震性能，相比石墨埚邦成本更低等优势，目前单晶硅炉所使用的埚邦材料逐步被碳/碳复合材料所替代。然而，在单晶硅的拉制过程中，炉内会形成一定的硅蒸汽以及一些具有氧化性的SiO气体，会对碳/碳坩埚中的碳纤维造成侵蚀，从而影响到埚邦的性能以及使用寿命。因此，需要开发一种能够抗硅化腐蚀和氧化的新材料。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种复合陶瓷涂层材料，该复合陶瓷涂层材料以碳/碳坯体为基材，碳/碳坯体内部具有孔隙，碳/碳坯体的外表面以及内部孔隙表面均设有纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层，外表面的纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层表面还设有微米SiC-ZrC陶瓷复合涂层，能够抗硅化腐蚀和抗氧化。

本发明还提供了一种制备复合陶瓷涂层材料的方法。

本发明还提供了一种埚邦。

本发明的第一方面提供了一种复合陶瓷涂层材料，包括碳/碳坯体，所述碳/碳坯体内部具有孔隙，所述碳/碳坯体的外表面以及内部孔隙表面均设有纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层，所述外表面的纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层表面还设有微米SiC-ZrC陶瓷复合涂层。

本发明关于复合陶瓷涂层材料的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

本发明的复合陶瓷涂层材料，包括碳/碳坯体，碳/碳坯体内部具有孔隙，碳/碳坯体的外表面以及内部孔隙表面均设有纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层，减少了硅蒸汽与碳接触的通道以及表面积，提高了材料的力学性能。同时，纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层提供了一个过渡界面，使得碳/碳坯体外表面的纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层与微米SiC-ZrC陶瓷复合涂层之间具有良好的结合强度。

本发明的复合陶瓷涂层材料，其中的纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层和微米SiC-ZrC陶瓷复合涂层中的SiC和ZrC为复合相，SiC和ZrC可以相互抑制，不易粉化，比单一的碳化硅陶瓷涂层具有更高的耐温性能、抗硅腐蚀和抗氧化性能。

本发明的复合陶瓷涂层材料，外表面的纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层表面还设有微米SiC-ZrC陶瓷复合涂层，能够进一步弥补纳米SiC-ZrC陶瓷复合涂层中可能存在的孔洞和裂纹，从而材料的外表面完全致密。

本发明的复合陶瓷涂层材料，具有成分可控、厚度可调，具有优异的耐高温性能、抗硅侵蚀及抗氧化性能。