[发明专利]一种碳碳圆环的制备方法及碳碳圆环

说明书

本申请公开了一种碳碳圆环的制备方法及碳碳圆环，所述方法包括以下步骤：S1:将第一碳纤维层和第二碳纤维层层叠设置于柱状模具上，针刺处理，得到套设在柱状模具上的碳纤维初制筒坯；S2:对碳纤维初制筒坯进行预固化处理，脱模，得到碳纤维圆筒坯；S3:采用化学气相沉积法对碳纤维圆筒坯进行增密处理，得到碳碳圆筒；S4：对碳碳圆筒进行环切，得到多个圆环坯；S5：采用液相树脂浸渍‑碳化法对圆环坯进行增密处理，得到碳碳圆环坯；S6：基于预设圆环规格对碳碳圆环坯进行加工处理，得到碳碳圆环；本申请通过制备碳碳圆筒，并对碳碳圆筒进行环切，得到碳碳圆环，不仅可以有效提高碳碳圆环的成品率，节约原材料成本，生产速率快。

技术领域

本申请涉及单晶炉热场用圆环产品技术领域，尤其涉及一种碳碳圆环的制备方法及碳碳圆环。

背景技术

碳材料为单晶炉内必然会使用的热场材料，每台单晶炉内热场需配套多个下保温盖、支撑环及过渡环等圆环产品。现有技术中通常采用石墨材料进行支撑环等圆环产品的制备，但是石墨材料脆性大，强度低，随着热场尺寸的增大，石墨制品加工成本增高，且直拉法单晶硅制备工艺中，对于热场装置需要多次进行拆装，容易导致石墨件的损坏。

碳碳圆环为单晶炉内使用的支撑圆环，目前，碳碳圆环基本是通过碳碳方板或者碳碳圆盘板加工而成，这些制备方式，得到的碳碳圆环的成品率比较低，且在加工过程中产生的圆盘板，很难再次利用，使得成品率一般只有14-30％。为了提升成品率，一些厂商在板材毛坯预制体阶段先裁切圆环，再进行后续的热压、增密、热处理及机加工等工序，将中间分割出的圆盘预制体，进行碳碳紧固件的加工。但圆环预制体热压时，由于内外圆周无约束，热压过程中容易出现塌边；因此在制备时需要放大圆环预制体内外径，以确保热压后留有后续机加工足够的余量。考虑圆周约束问题，若定制热压模具，圆环尺寸存在多样性，十分不利于生产成本控制。

因此，需要提供一种改进的碳碳圆环的制备方案，以解决上述现存问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请公开了碳碳圆环的制备方法，通过制备碳碳圆筒，并对碳碳圆筒进行环切，得到碳碳圆环，不仅可以有效提高碳碳圆环的成品率，节约原材料成本，提高生产速率；且制备过程中采用化学气相沉积法和液相树脂浸渍-碳化法结合进行增密处理，可以有效提高碳碳圆环成品性能的稳定性。

为了达到上述发明目的，本申请提供了一种碳碳圆环的制备方法，所述方法包括以下步骤：

S1:将第一碳纤维层和第二碳纤维层层叠设置于柱状模具上，针刺处理，得到套设在所述柱状模具上的碳纤维初制筒坯；

S2:对所述碳纤维初制筒坯进行预固化处理，脱模，得到碳纤维圆筒坯；

S3:采用化学气相沉积法对所述碳纤维圆筒坯进行增密处理，得到碳碳圆筒；

S4：对所述碳碳圆筒进行切割，得到多个圆环坯；

S5：采用液相树脂浸渍-碳化法对所述圆环坯进行增密处理，得到碳碳圆环坯；

S6：基于预设圆环规格对所述碳碳圆环坯进行加工处理，得到碳碳圆环。

在一些实施方式中，所述第一碳纤维层的纤维长度大于所述第二碳纤维层的纤维长度；

所述第一碳纤维层与所述第二碳纤维层的质量分数比为3.5:1-4:1。

在一些实施方式中，在步骤S3中，所述化学气相沉积法采用的沉积气体包括为CH₄，沉积温度为950-1150℃，压力为4.2-4.4kpa，CH₄与N₂为3:1m³/h-7:2m³/h，沉积时长为70-100h。

在一些实施方式中，在步骤S4中，对所述碳碳圆筒进行环切操作的切割缝隙为3-6mm。