[发明专利]一种大尺寸碳碳埚托的模压模具及其制备方法

说明书

本发明公开一种大尺寸碳碳埚托的模压模具及其制备方法，该模压模具包括上半部工装和设有模压预制体槽的下半部工装，该模压预制体槽的底部为平面，四周曲翘带规律性折线或波浪起伏的盘状，上半部工装对应所述下半部工装也为中间平整，四周曲翘带规律性折线或波浪起伏的结构。本发明采用制作周期短，工艺相对简单的板材预制体进行浸渍模压，浸渍模压工装采用特殊的工装模具，引导规律性的褶皱，使得厚度较低的预制体能够成型为与产品形状相似的盘状，同时能够令预制体的浪费量较小。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸碳碳埚托的模压模具及其制备方法。

背景技术

在单晶硅的制备过程中,需要用到碳/碳复合材料的埚托等产品，碳/碳埚托其作为承载坩埚的受力件，高密度、高强度碳碳材料，抗腐蚀性能强,承重1000kg以上；单晶硅制备热场中的主要损耗材料，使用寿命的长短，直接影响单炉次的运行成本和设备的安全隐患，由于光伏行业的飞速发展，碳/碳坩埚尺寸在逐渐变大，承载的埚托尺寸和承重能力也在变大，埚托作为厚壁件，传统的预制体工艺制作周期长，人工和时间成本高，碳碳件沉积制备过程中，需要多次进行气相沉积和粗车外表面，才能达到密度要求。

专利《一种模压针刺碳碳埚托的制作方法》(专利号：CN112358232A)公开了一种模压针刺碳碳埚托的制作方法，涉及埚托技术领域，该模压针刺碳碳埚托的制作方法,包括原料:碳纤维毡、碳纤维布、液体酚醛树脂；步骤:将碳纤维毡、碳纤维布通过碳纤维针刺，形成胚体:将液体酚醛树脂倒在胚体的表面，使液体酚醛树脂完全渗透胚体，然后进行预先烘制；将胚体放入加工好的石墨模具工装内，随后将整个模具放入到平板硫化机内，以对胚体进行热压成型，成形后的胚体会形成埚托；将埚托进行脱模处理，接着对埚托分别进行化学气相沉积增密以及液体酚醛树脂浸渍-碳化工艺增密，通过在针刺后的埚托上加入液体酚醛树脂并通过热压的方式制成的埚托，在高温的情况下使用时,不易出现突起、开裂、刺脱。现有制作方法还有一种就是通过人工的方法制备形状复杂的盘状的预制体进行化学气相沉积增密。

碳碳埚托件是一个中心平缓，四周翘起的盘状结构，由于形状特殊，制作对应异形碳纤维预制体周期较长，人工成本高昂。倘若用平板状的预制体直接模压或者硫化，不但浪费预制体，还容易出现不规则的褶皱或撕裂，导致毛坯件损坏或者余量不够，达不到合格标准，造成不必要的浪费；以上提到的专利和现有技术并没有对上述问题进行解决。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出一种大尺寸碳碳埚托的模压模具及其制备方法。本发明在不影响埚托的力学性能的前提下，采用树脂浸渍模压+化学液相沉积的形式，可缩短埚托预制体和碳碳件的制备周期，达到降本增效的目的。

本发明可通过以下技术方案予以解决：

一种大尺寸碳碳埚托的模压模具，包括上半部工装和设有模压预制体槽的下半部工装，该模压预制体槽的底部为平面，四周曲翘带规律性折线或波浪起伏的盘状，所述上半部工装对应所述下半部工装也为中间平整，四周曲翘带规律性折线或波浪起伏的结构。

优选地，所述四周曲翘的带规律性折线或波浪起伏与对应基准面的角度为5～30°。

优选地，所述下半部工装的中心位置设有3-8个到导流孔，直径范围为20-50毫米之间。

优选地，所述上半部工装的截面为圆形或方形。

一种根据以上所述的大尺寸碳碳埚托的模压模具制备大尺寸碳碳埚托的方法，包括以下步骤：

1)制备板材预制体；

2)将正方体的预制体裁剪成圆饼形状，置入浸渍槽内浸泡树脂，取出滤干；

3)将浸渍好的预制体放入所述模压模具内，最终热压成型四周带有规律褶皱的盘状毛坯，放入碳化炉中进行碳化处理；

4)最后将热压成型的半成品放入碳化炉中碳化，碳化后进行浸渍增密或沉积增密；