一种碳/碳多晶硅铸锭炉整体式加热器的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳/碳多晶硅铸锭炉整体式加热器的制备方法。该方法是将已涂刷树脂的炭布或针刺炭毡一层层缠绕于钢模芯上制成预制体；经加压固化、炭化和化学气相沉积增密处理，使加热器制品密度达到≥1.50g/cm3；通过机械加工使之达到客户要求的形状和尺寸；最后经过CVD碳化硅防护层和高温纯化处理制得碳/碳复合材料多晶硅铸锭炉整体式加热器。本发明比现有的碳素材料加热器的原材料消耗降低90%以上；产品表面有CVD表面沉积碳化硅防护层，阻隔了硅蒸汽和氧等对产品的侵蚀，使用寿命延长至少一倍以上。

主权项

一种碳/碳多晶硅铸锭炉整体式加热器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照设计要求制造整体式加热器的钢模芯；（2）将炭纤维布或三维薄炭毡用热固性树脂均匀涂刷后，一层层缠绕于钢模芯上，待缠绕的厚度等于设计要求时，结束缠绕工序；再经左、右、前、后夹具工装同时施压使坯体更为密实；（3）将坯体连同钢模具一起放入烘箱，在150～340℃进行固化处理180～540分钟；（4）脱模，清理干净；用石墨夹具固定坯体，防止变形；（5）将步骤（4）带工装的坯体放入炭化炉，在600～800℃进行炭化处理10～40小时，使树脂转化为树脂碳，形成碳/碳复合材料半成品；（6）CVD增密处理：将碳/碳复合材料半成品放入化学气相沉积炉中，用碳源气体进行CVD增密，沉积时间为80～200小时，至密度达到≥1.50g/cm3；（7）机加工：将步骤（6）所得加热器半成品拆除石墨夹具，按照图纸要求进行钻孔、开槽，加工成所需形状和尺寸的整体式加热器；（8）CVD表面沉积碳化硅防护层：①在加热器表面涂含硅涂层,涂层厚度为10~20μm；②将涂层完毕的加热器晾3～5小时，再置于烘箱中，于140～200℃保温0.5～1.5小时烘干；③将烘干的加热器置于化学气相沉积炉中，在温度为900℃~1500℃，用碳源气体沉积10~40小时；④高温纯化处理：将步骤③的加热器置于1800～2200℃高温炉，保温2～6小时除掉有害杂质，实现原位生成碳化硅防护层。