[发明专利]一种复合结构炭-炭保温筒及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合结构炭‑炭保温筒，从内向外，结构上依次包括第一碳布层、第一石墨纸层、碳毡层、第二石墨纸层和第二碳布层；所述碳毡层所用碳毡为石墨化处理后的碳毡。本发明提供的复合结构炭‑炭保温筒中，内外表面第一碳布层和第二碳布层为高密度抗腐蚀层，碳毡层为低密度保温层，高密度抗腐蚀层和低密度保温层之间采用第一石墨纸层和第二石墨纸层隔开，能够有效增强保温筒的抗腐蚀能力和保温性能；此外，本发明提供的复合结构炭‑炭保温筒的内外表面均为高密度抗腐蚀层，能够延长保温热场的使用寿命。

技术领域

本发明涉及炭纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种复合结构炭-炭保温筒及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着碳纤维技术的不断成熟和碳纤维复合材料制备技术的不断进步，制备成本逐步降低，其在粉末冶金、光伏、材料热处理等行业的应用也越来越广泛。特别是随着光伏行业规模的不断扩大，整个行业对低成本热场部件需求越来越高，要求硅片生产的多晶铸锭炉、单晶生长炉的保温功率不断下降，同时使用寿命和耐腐蚀性能要求不断提高。由此，对炭纤维复合材料热场材料的制造工艺和产品性能提出了更高的要求，主要体现在如下方面：(1)要求更低的热场保温功率，在炉体尺寸不变的情况下，降低保温层厚度的同时要求保温性能更好；(2)要求更长的使用寿命和更低的使用成本。

目前，炉体内所用炭-炭保温筒通常由以下方法制备得到：将碳布或预浸布缠绕在模具上，然后经定型、碳化、沉积和高温处理，再经后续表面加工等处理得到高密度炭-炭保温筒。但是，由于碳布的纤维束间不可避免存在孔洞，这些孔洞会加速高密度炭-炭保温筒外低密度保温层的腐蚀，降低其使用寿命；同时，该方法制备得到的高密度炭-炭保温筒仅具有阻隔部分硅蒸汽腐蚀功能，保温功能差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合结构炭-炭保温筒及其制备方法，本发明提供的复合结构炭-炭保温筒保温效果好，使用寿命长。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合结构炭-炭保温筒，从内向外，结构上依次包括第一碳布层、第一石墨纸层、碳毡层、第二石墨纸层和第二碳布层；所述碳毡层所用碳毡为石墨化处理后的碳毡。

优选的，所述第一碳布层和第二碳布层的厚度独立地为3～10mm；

所述第一石墨纸层和第二石墨纸层的厚度独立地为0.3～1.5mm；

所述碳毡层的厚度为5～6mm。

优选的，所述第一碳布层和第二碳布层所用碳布独立地包括平纹炭布、斜纹炭布或缎纹炭布；所述炭布的规格包括3K、6K或12K。

优选的，所述石墨化处理的温度为1800～2500℃；石墨化处理的时间为1～10h。

本发明提供了上述技术方案所述复合结构炭-炭保温筒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳布缠绕在模具上，作为第一碳布层；

(2)将所述步骤(1)中第一碳布层的表面涂覆粘结剂，粘贴石墨纸作为第一石墨纸层；

(3)将所述步骤(2)中第一石墨纸层的表面涂覆粘结剂，粘贴石墨化处理后的碳毡作为碳毡层；

(4)将所述步骤(3)中碳毡层的表面涂覆粘结剂，粘贴石墨纸作为第二石墨纸层；

(5)将所述步骤(4)中第二石墨纸层的表面涂覆粘结剂，粘贴碳布作为第二碳布层，得到炭-炭保温筒预制体；

(6)将所述步骤(5)中的炭-炭保温筒预制体依次进行固化定型处理、炭化处理、沉积增密处理和石墨化处理，得到复合结构炭-炭保温筒。

优选的，所述步骤(6)中固化定型处理的温度为150～280℃，固化定型处理的时间为1～10h。