碳碳薄壁筒及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种碳碳薄壁筒及其制作工艺，包括筒体，所述筒体由表层、中间层和底层构成,所述表层与所述中间层之间设置有第一填充层，所述中间层与所述底层之间设置有第二填充层，所述表层与所述第一填充层之间、所述第一填充层与所述中间层之间、所述中间层与所述第二填充层之间和所述第二填充层与所述底层之间均通过树脂粘接。本发明专利技术采用上述结构的碳碳薄壁筒及其制作工艺，满足了碳碳薄壁筒强度高、重量低的特点，能够最大程度的提高工作效率，提高了单晶硅炉坩埚和热屏的内部装料空间，提高了碳碳产品套装生产能力。

Carbon carbon thin walled cylinder and its making process

The invention discloses a carbon carbon tube and its manufacturing process, including the barrel, the barrel body is composed of a surface layer, middle layer and bottom layer, a first filling layer is arranged between the surface layer and the intermediate layer, second filling layer is arranged between the middle layer and the bottom layer and the surface layer with the first filling layer between said first filled between the layer and the middle layer, the middle layer and the second layer is filled between the second layers and between the filler and the bottom through resin adhesive. The invention adopts carbon tube and its manufacture process of the structure, to meet the characteristics of carbon tube high strength, low weight, can maximum improve work efficiency, improve the internal space of monocrystalline silicon furnace crucible and heat loading screen, improve the production capacity of carbon product suite.

【技术实现步骤摘要】
碳碳薄壁筒及其制作工艺
本专利技术涉及碳碳复合材料薄壁筒的加工
，尤其是涉及一种碳碳薄壁筒及其制作工艺。
技术介绍
目前单晶炉用保温筒多采用石墨材料或炭布缠绕，这种保温筒易损且占用空间大，另外目前单晶硅炉热场材料中坩埚、热屏外胆多采用碳碳复合材料，碳碳坩埚、热屏编织体密度仅为0.4-0.5g/cm3，极易变形，第一次增密定型时多采用壁厚为10mm以上的石墨工装，石墨工装壁厚且质量大，不易操作。传统用炭布直接缠绕、树脂作为粘结剂制作薄壁筒，制作薄壁筒的工艺中层间结构为炭布加树脂加炭布的结构，这种结构的薄壁筒层间结合力差且在树脂炭化过程中会产生气孔，还会降低结合强度，从而降低了性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碳碳薄壁筒及其制作工艺，满足了碳碳薄壁筒强度高、重量低的特点，能够最大程度的提高工作效率，提高了坩埚和热屏的内部空间，提高了套装碳碳产品能力。为实现上述目的，本专利技术提供了一种碳碳薄壁筒，包括筒体，所述筒体由表层、中间层和底层构成,所述表层与所述中间层之间设置有第一填充层，所述中间层与所述底层之间设置有第二填充层，所述表层与所述第一填充层之间、所述第一填充层与所述中间层之间、所述中间层与所述第二填充层之间和所述第二填充层与所述底层之间均通过树脂粘接。优选地，所述表层和所述底层均为12K聚丙烯腈基炭布。优选地，所述中间层为无纬布。优选地，所述第一填充层和所述第二填充层均为12K碳纤维束。优选地，所述树脂为酚醛树脂，所述酚醛树脂中残炭率为40％至60％。一种碳碳薄壁筒的制作工艺，包括以下步骤：A、制作基体：根据炭化后薄壁筒密度为1.1克每立方厘米，计算出树脂的喷涂量，将模具放置好，在模具上依次缠绕炭布、纤维束、无纬布、纤维束和炭布，每缠绕一层喷涂一层混合液，得到碳碳薄壁筒基体，所述混合液由树脂和无水乙醇制作而成；B、炭化处理：将碳碳薄壁筒放进炭化炉，进行升温、保温炭化，然后将模具取下来，得到炭化后的碳碳薄壁筒；C、高温处理：将上述炭化后的碳碳薄壁筒放进高温炉内处理，处理温度为1700-1900摄氏度；去除薄壁筒中灰分及杂质；D、化学气相沉积处理：将上述高温处理后的碳碳薄壁筒进行化学气相沉积，在化学气相沉积过程中通入碳源气体，控制内部的真空度，得到了所需密度的碳碳薄壁筒；E、机械处理：将上述碳碳薄壁筒进行后续加工，修整，得到尺寸要求的碳碳薄壁筒。优选地，所述步骤A中的树脂与无水乙醇的质量比不小于4:1。优选地，所述缠绕力度为320-520牛。优选地，所述步骤B中炭化温度为900摄氏度，升温速度不大于100摄氏度/小时，保温时间为2-3小时。优选地，所述步骤D中的碳源气体为天然气，真空度为1000-3000帕。因此，本专利技术采用上述结构的碳碳薄壁筒及其制作工艺，满足了碳碳薄壁筒强度高、重量低的特点，能够最大程度的提高工作效率，提高了单晶硅炉坩埚和热屏的内部装料空间，提高了碳碳产品套装生产能力。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术一种碳碳薄壁筒实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种碳碳薄壁筒实施例的主视图；图3为本专利技术一种碳碳薄壁筒及其制作工艺实施例的制作工艺流程图。具体实施方式实施例图1为本专利技术一种碳碳薄壁筒实施例的结构示意图；图2为本专利技术一种碳碳薄壁筒实施例的主视图；如图所示，本专利技术提供了一种碳碳薄壁筒，包括筒体，所述筒体由表层1、中间层2和底层3构成,表层1与中间层2之间设置有第一填充层4，中间层2与底层3之间设置有第二填充层5，表层1与第一填充层4之间、第一填充层4与中间层2之间、中间层2与第二填充层5之间和第二填充层5与底层3之间均通过树脂6粘接，本专利技术采用的薄壁筒层间结构为炭布加树脂加碳纤维束加树脂加无纬布加树脂加碳纤维束加树脂加炭布，碳纤维束的存在极大程度的提高了层间结合强度，且在树脂炭化后孔隙由碳纤维束填充，高温处理后这种填充更加饱满，结构更加均匀。表层1和底层3均为12K聚丙烯腈基炭布。中间层2为无纬布。第一填充层4和第二填充层5均为12K碳纤维束。树脂6为酚醛树脂，所述酚醛树脂中残炭率为40％至60％。图3为本专利技术一种碳碳薄壁筒及其制作工艺实施例的制作工艺流程图，如图所示，一种碳碳薄壁筒的制作工艺，包括以下步骤：A、制作基体：根据炭化后薄壁筒密度为1.1克每立方厘米，计算出树脂的喷涂量，将模具放置好，在模具上依次缠绕炭布、纤维束、无纬布、纤维束和炭布，每缠绕一层喷涂一层混合液，得到碳碳薄壁筒基体，缠绕力度为320-520牛，所述混合液由树脂和无水乙醇制作而成，树脂与无水乙醇的质量比不小于4:1；B、炭化处理：将碳碳薄壁筒放进炭化炉，进行升温、保温炭化，炭化温度为900摄氏度，保温时间为2-3小时，然后将模具取下来，得到炭化后的碳碳薄壁筒；C、高温处理：将上述炭化后的碳碳薄壁筒放进高温炉内处理，处理温度为1700-1900摄氏度，高温处理保证了应力释放、结构均匀；D、化学气相沉积处理：将上述高温处理后的碳碳薄壁筒进行化学气相沉积，在化学气相沉积过程中通入碳源气体，碳源气体为天然气，控制内部的真空度，真空度为1000-3000帕，得到了密度要求的碳碳薄壁筒，化学气相沉积可以增加碳碳薄壁筒的密度，控制真空度保证了薄壁筒表面热解炭强度；E、机械处理：将上述碳碳薄壁筒进行后续加工，修整，得到了碳碳薄壁筒，进行机械处理可以保证尺寸。因此，本专利技术采用上述结构的碳碳薄壁筒及其制作工艺，满足了碳碳薄壁筒强度高、重量低的特点，能够最大程度的提高工作效率，提高了坩埚和热屏的内部空间，提高了套装碳碳产品能力。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本专利技术技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳碳薄壁筒，包括筒体，其特征在于：所述筒体由表层、中间层和底层构成,所述表层与所述中间层之间设置有第一填充层，所述中间层与所述底层之间设置有第二填充层，所述表层与所述第一填充层之间、所述第一填充层与所述中间层之间、所述中间层与所述第二填充层之间和所述第二填充层与所述底层之间均通过树脂粘接。

【技术特征摘要】
1.一种碳碳薄壁筒，包括筒体，其特征在于：所述筒体由表层、中间层和底层构成,所述表层与所述中间层之间设置有第一填充层，所述中间层与所述底层之间设置有第二填充层，所述表层与所述第一填充层之间、所述第一填充层与所述中间层之间、所述中间层与所述第二填充层之间和所述第二填充层与所述底层之间均通过树脂粘接。2.根据权利要求1所述的碳碳薄壁筒，其特征在于：所述表层和所述底层均为12K聚丙烯腈基炭布。3.根据权利要求2所述的碳碳薄壁筒，其特征在于：所述中间层为无纬布。4.根据权利要求3所述的碳碳薄壁筒，其特征在于：所述第一填充层和所述第二填充层均为12K碳纤维束。5.根据权利要求4所述的碳碳薄壁筒，其特征在于：所述树脂为酚醛树脂，所述酚醛树脂中残炭率为40％至60％。6.一种如权利要求1-5所述的碳碳薄壁筒的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：A、制作基体：根据炭化后薄壁筒密度为1.1克每立方厘米，计算出树脂的喷涂量，将模具放置好，在模具上依次缠绕炭布、纤维束、无纬布、纤维束和炭布，每缠绕一层喷涂一层混合液，得到碳碳薄壁筒基体，所述混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金铎，啜艳明，郭宾，
申请(专利权)人：保定顺天新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13