一种碳制造技术

本发明专利技术公开了一种碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳/碳复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，具体是涉及一种碳
/
碳复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]先进碳基复合材料是指以纤维为增强体
、
以碳为基体
、
以化学气相沉积或液相浸渍等工艺形成的复合材料
。
目前先进碳基复合材料被概念高反应用到光伏
、
半导体
、
负极材料
、
刹车制动等多个领域中
。
[0003]传统的单晶炉热场系统中常使用碳纤维编制三维的预制体碳基材料或石墨材料，碳纤维预制体碳基材料需要先进行预制体成型，需要反复浸渍和碳化以提高碳基体中的固定碳含量，且成型周期长
、
价格成本高，而且在生产过程中会出现部分碳纤维裸出的现象
。
比如中国专利
CN100389094C
公开了一种碳纤维与热解碳基体中间相沥青过镀层复合材料的制备方法，需要将
3K
碳布剪裁后叠层并
Z
向穿刺在一起，制成碳纤维预制体，再进行浸渍处理；中国专利申请
CN115849930A
公开了一种低成本高导热碳
/
碳复合材料的制备方法，需要将低模量的短切中间相沥青基碳纤维和
PAN
基碳纤维进行混合梳理制成网胎，轴向针刺得到针刺整体毡预制体，再经过化学气相沉积得到的基体毛坯还需进行里两级石墨化处理
。
石墨材料因具备电阻率高
、
密度均匀的特点也常应用于单晶炉热场系统中，但是石墨材料随着使用时间的增加会出现掉粉现象，污染产品周围环境，增加产品的清理程序
。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是提供一种碳
/
碳复合材料及其制备方法，成品具备良好的力学性能和导电性能，且密度高
、
孔隙均匀，制备周期短
、
成本低
。
[0005]本专利技术的内容包括一种碳
/
碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、
取碳毡，经酸洗
、
第一次高温纯化后制坯，经
PIP
工艺
、
第一次
CVD
工艺后制粉，经第二次
CVD
工艺后，得到物料
A
；
[0007]S2、
将物料
A、
石油焦
、
石墨粉按质量比
(30
～
60)
：
(30
～
60)
：
(5
～
10)
充分混合得到物料
B
；
[0008]S3、
取碳纤维，经第三次
CVD
工艺在碳纤维表面制备
PyC
界面层；
[0009]S4、
将物料
B、
碳纤维
、
沥青粉
、
助剂按质量比
(30
～
80)
：
(1
～
20)
：
(1
～
30)
：
(1
～
3)
充分混合，得到物料
C
；
[0010]S5、
将物料
C
进行压制或挤压成型后，进行碳化
‑
高压浸渍
‑
碳化处理，得到坯体材料；
[0011]S6、
对坯体材料进行增密处理和纯化处理，得到碳
/
碳复合材料
。
[0012]更进一步地，
S1
中，碳毡为真空烧结炉
、
碳沉积炉或其他高温炉中的热场材料或保温材料
。
[0013]更进一步地，
S1
中，第一次高温纯化工艺包括：
[0014]第一高温纯化阶段，室温升温至
1200℃
，时间8～
12h
；
[0015]第二高温纯化阶段，
1200℃
升温至
1800℃
，时间
10
～
14h
；
[0016]第三高温纯化阶段，
1800℃
升温至
2400
～
2600℃
，时间
20
～
24h
；
[0017]第四高温纯化阶段，
2400
～
2600℃
下保温4～
6h。
[0018]更进一步地，
S1
中，包括1～3个周期的
PIP
工艺，以及1～2个周期的第一次
CVD
工艺
。
[0019]更进一步地，
S2
中，石油焦为低硫煅后石油焦，石墨粉为蠕虫石墨，物料
B
的粒径为
60
～
800
目
。
[0020]更进一步地，
S3
中，碳纤维经过除胶处理后再进行第三次
CVD
工艺，除胶处理的加热温度为
800
～
1000℃
，加热时间为2～
5h。
[0021]更进一步地，
S3
中，第三次
CVD
工艺的碳源为天然气
、
丙烷
、
丙烯中的一种或多种，载气为氮气，沉积温度为
950℃
，沉积时间为
40
～
60h。
[0022]更进一步地，
S6
中，增密处理采用
CVI
工艺，
CVI
工艺的碳源为丙烷
、
丙烯或天然气中任意一种或多种，载气为惰性气体，温度为
980
～
1050℃
，沉积时间为
100
～
120h。
[0023]更进一步地，
S6
中，纯化处理为第二次高温纯化，包括：
[0024]第一阶段，室温升温至
600℃
，时间3～
4h
；
[0025]第二阶段，
600℃
升温至
1000℃
，时间5～
14h
；
[0026]第三阶段，
1000℃
升温至
1600℃
，时间
10
～
14h
；
[0027]第四阶段，
1600℃
升温至
2200℃
，时间
20
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳
/
碳复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
S1、
取碳毡，经酸洗
、
第一次高温纯化后制坯，经
PIP
工艺
、
第一次
CVD
工艺后制粉，经第二次
CVD
工艺后，得到物料
A
；
S2、
将物料
A、
石油焦
、
石墨粉按质量比
(30
～
60)
：
(30
～
60)
：
(5
～
10)
充分混合得到物料
B
；
S3、
取碳纤维，经第三次
CVD
工艺在所述碳纤维表面制备
PyC
界面层；
S4、
将所述物料
B、
所述碳纤维
、
沥青粉
、
助剂按质量比
(30
～
80)
：
(1
～
20)
：
(1
～
30)
：
(1
～
3)
充分混合，得到物料
C
；
S5、
将所述物料
C
进行压制或挤压成型后，进行碳化
‑
高压浸渍
‑
碳化处理，得到坯体材料；
S6、
对所述坯体材料进行增密处理和纯化处理，得到碳
/
碳复合材料
。2.
如权利要求1所述的碳
/
碳复合材料的制备方法，其特征是，所述
S1
中，所述碳毡为真空烧结炉
、
碳沉积炉或其他高温炉中的热场材料或保温材料
。3.
如权利要求1所述的碳
/
碳复合材料的制备方法，其特征是，所述
S1
中，所述第一次高温纯化工艺包括：第一高温纯化阶段，室温升温至
1200℃
，时间8～
12h
；第二高温纯化阶段，
1200℃
升温至
1800℃
，时间
10
～
14h
；第三高温纯化阶段，
1800℃
升温至
2400
～
2600℃
，时间
20
～
24h
；第四高温纯化阶段，
2400
～
2600℃
下保温4～
6h。4.
如权利要求1所述的碳
/
碳复合材料的制备方法，其特征是，所述
S1
中，包括1～3个周期的所述
PIP
工艺，以及1～2个周期...

【专利技术属性】
技术研发人员：张资赫，贺小娟，殷勇，陈斌，
申请(专利权)人：湖南金创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：