[发明专利]一种筒状碳碳热场材料的制备设备及制备方法

说明书

本发明公开了一种筒状碳碳热场材料的制备设备，包括：料柱工装，在高度方向上平分为互相分隔的第一反应区和第二反应区并分别设置进排气口，且第一反应区和第二反应区包含数量相等的沉积区，单个沉积区的进气区域和出气区域在其轴线方向上错开；进气装置，用于向第一反应区和第二反应区分别通入碳源气体；热场装置，用于提供反应热场，热场装置包括沿其高度方向依次设置并独立调节的三级加热系统，且设置有与料柱工装数量相等的预热工装，单个预热工装设置于单个料柱工装底部以进行进气预热，本发明通过均匀热场温度、均匀各反应区内碳源气体密度、延长气流路径的方式，提升了碳碳热场材料的生产合格率。本发明还公开了一种制备方法。

技术领域

本发明涉及碳碳热场材料制备技术领域，特别涉及一种筒状碳碳热场材料的制备设备及制备方法。

背景技术

筒状碳碳热场材料，如埚帮、导流筒和保温筒等，其相较于石墨热场材料具备更好的耐热冲击性，寿命更长且性价比高，因此作为光伏或半导体行业中的硅单晶拉制设备的到广泛应用。

在制备筒状碳碳热场材料的过程中，纯CVI(化学气相渗透)工艺对碳纤维损伤最小，相较于液相浸渍工艺能够获得力学强度更高、抗腐蚀性更强的碳碳热场材料，常用的纯CVI工艺主要包括三种，即单料柱低层数(1料柱3层以下)等温等压CVI工艺、多料柱低层数(7料柱3层以下)等温等压CVI工艺和多料柱高层数(7料柱6层以上)等温等压CVI工艺，其由于CVD炉(化学气相沉积炉)的加热及供气系统的限制，难以大批量生产碳碳热场材料，而产量最大的多料柱高层数等温等压CVI工艺时长通常需要600h-700h，且由于料柱层数较高，料柱高度方向上温场及碳源气体密度不均匀，会导致料柱中各区域产品沉积效果不均匀，沉积的密度合格率(密度1.30g/cm³以上)仅为50％左右，导致筒状碳碳热场材料的生产效率差。

因此，如何在提升筒状碳碳热场材料生产合格率的同时，提升其生产效率，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种筒状碳碳热场材料的制备设备，以在提升筒状碳碳热场材料生产合格率的同时，提升其生产效率。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述制备设备进行筒状碳碳热场材料制备的制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种筒状碳碳热场材料的制备设备，包括：

若干个筒状的料柱工装，用于装载原料以进行碳碳热场材料的沉积，所述料柱工装在高度方向上平分为互相分隔的第一反应区和第二反应区，所述第一反应区和所述第二反应区分别设置进排气口，且所述第一反应区和所述第二反应区包含数量相等的、用于装载原料的沉积区，单个所述沉积区的进气区域和出气区域在其轴线方向上错开；

进气装置，包含多对成对设置的第一进气管和第二进气管，所述第一进气管用于向所述第一反应区通入碳源气体，所述第二进气管用于向所述第二反应区通入所述碳源气体；

热场装置，用于提供反应热场，所述热场装置包括沿其高度方向依次设置并独立调节的下区炉底加热器，中区炉身加热电极和上区炉身加热电极，所述热场装置内设置有与所述料柱工装数量相等的预热工装，单个所述预热工装设置于单个所述料柱工装底部，以将进入所述料柱工装内的所述碳源气体预热至其裂解温度范围。

优选地，在上述制备设备中，所述第二反应区高于所述第一反应区，所述料柱工装包括通气管，所述通气管沿所述第一反应区的中心轴线位置穿过所述第一反应区设置，且所述通气管的进气端与所述第二进气管连通，所述通气管的出气端设置于所述第二反应区的底部。

优选地，在上述制备设备中，所述第一反应区的底部设置有料柱底盘，所述通气管穿过所述料柱底盘，且所述料柱底盘上开设有通气孔，所述通气孔用于供所述第一进气管向所述第一反应区供气。