一種優(yōu)化的碳氈整體成型單晶硅生長爐導流筒制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏領(lǐng)域，涉及一種功能性碳氈整體成型的單晶硅生長爐導流筒的制備方法，尤其涉及一種優(yōu)化的碳氈整體成型單晶硅生長爐導流筒制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]導流筒是目前單晶硅生長爐熱場中必備的保溫器件之一，位于熔硅坩禍液面的上方，其主要作用包括:定向?qū)饬饕龑?；增加縱向溫度梯度，提高晶棒拉速；減少熱能損耗，降低運行功率。常規(guī)的導流筒是一種高純、等靜壓石墨器件，缺點是:
1.由于石墨材料熱導率較高，致使熱場的熱量散失較快、保溫效果較差；繼而使熱場內(nèi)的縱向溫度梯度達不到應有的差值，或成晶界面周圍的熱量散失不均勻，導致晶棒出現(xiàn)局部扭曲現(xiàn)象，這些情況都會直接影響硅晶體的正常生長，降低晶棒的成品率。為了改善常規(guī)導流筒這種缺陷，必須加大熱場的運行功率，從而導致整個系統(tǒng)熱能損耗加??；
2.常規(guī)的石墨導流筒由內(nèi)、外兩層筒體組合而成，有時中間還填充有保溫材料，因此不僅重量較大，而且還需要經(jīng)常更換保溫填料，既不便于拆裝，又會在使用過程中出現(xiàn)“掉鍋”現(xiàn)象，導致整鍋材料報廢，損壞坩禍、加熱器甚至整個熱場；
3.在顆粒性物質(zhì)、硅蒸汽和氧化性氣體的沖刷作用下，常規(guī)導流筒在短期使用后，表面易產(chǎn)生腐蝕、開裂和掉塊等現(xiàn)象，從而大幅縮短其使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種優(yōu)化的碳氈整體成型單晶硅生長爐導流筒制備方法，采用功能性碳氈整體成型，能夠減少熱場熱量散失、減輕導流筒重量，增加導流筒表面強度。
[0004]本發(fā)明是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種優(yōu)化的碳氈整體成型單晶硅生長爐導流筒制備方法，其特征是:以功能性碳氈為原材料，整體成型導流筒；并采用碳/碳復合漿料涂覆和氣相沉積技術(shù)，制作導流筒表面涂層，具體包括如下步驟:
O功能性碳氈預處理，將功能性碳氈在100°C烘箱內(nèi)烘干I ~ 8 h ;
2)配制膠黏劑，按照質(zhì)量配比分別配制環(huán)氧樹脂膠黏劑和酚醛樹脂膠黏劑，環(huán)氧樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為環(huán)氧樹脂A:環(huán)氧樹脂B:溶劑A=I:3:2，酚醛樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為酚醛樹脂A:固化劑:溶劑B=7:0.5:3 ；
3)功能性碳氈的預浸料制備，使功能性碳氈充分浸漬步驟2)制得的環(huán)氧樹脂膠黏劑，之后送入180°C烘箱內(nèi)烘干9 ~ 18 h;碳氈表面再均勻涂覆步驟2)制得的酚醛樹脂膠黏劑，在干燥環(huán)境中靜置24 h，揮發(fā)水分、溶劑和游離酚等揮發(fā)分；
4)胎具制備，按照產(chǎn)品圖紙要求的具體形狀、尺寸，加工制備相應胎具；
5)裁剪功能性碳氈，依據(jù)導流筒胎具的形狀和尺寸裁剪功能性碳氈；
6)制作導流筒預制體，將步驟5)得到的4~ 9層功能性碳氈預浸料疊合、包覆并固定于導流筒胎具外表面，獲得導流筒預制體I ; 7)樹脂固化處理，將導流筒預制體I送入烘箱，在160°C、5MPa條件下，固化10~ 20h，獲得導流筒預制體II ;
8)樹脂碳化處理，將導流筒預制體II送入碳化爐，先在100tC下碳化10~ 25h ;再于2000°C下高溫碳化15 ~ 40h，獲得導流筒預制體III ；
9)機械加工，對經(jīng)過上述步驟所獲得的導流筒預制體III進行機械加工，以保證外形尺寸符合要求；
10)表面涂層I制備，按質(zhì)量配比獲得碳/碳復合漿料，其質(zhì)量比為增強劑A:酚醛樹脂B:溶劑B=1: (2?3): (5?6)并將各原料混合、攪拌均勻；將所得碳/碳復合漿料均勻涂覆于導流筒預制體III的表面，涂覆層厚度0.2?1.5 mm ;然后送入固化爐中，在220°C下進行15?24h的烘烤處理；再將其送入碳化爐中，于1200°C下碳化10?30h，獲得導流筒預制體IV ;
11)表面涂層II制備，按質(zhì)量配比獲得復合漿料，其質(zhì)量比為增強劑B:酚醛樹脂B ??溶劑B=1: (2?3): (5?6)并將各原料混合、攪拌均勻；將所得復合漿料均勻涂覆于導流筒預制體IV的表面，涂覆層厚度0.2?1.5_;然后送入固化爐中，在220°C下進行15?24 h的烘烤處理；再將其送入碳化爐中，于1800°C下，碳化10?30h，獲得導流筒預制體V ;
12)碳化致密，將導流筒預制體V置于化學氣相沉積爐內(nèi)，采用氣體乙烷進行化學氣相沉積，溫度1250°C、壓力1.5 kPa、氣體流速55L/min，時間25h，最終獲得導流筒制品。
[0005]所述步驟2 )中的環(huán)氧樹脂A為環(huán)氧樹脂E-56D。
[0006]所述步驟2)中的環(huán)氧樹脂B為環(huán)氧樹脂E-51。
[0007]所述步驟2)中的溶劑A為乙醇。
[0008]所述步驟2)中的酚醛樹脂A為6812熱塑性酚醛樹脂。
[0009]所述步驟2)中的固化劑為六亞甲基四胺。
[0010]所述步驟2)、10)、11)中的溶劑B為丙酮。
[0011]所述步驟10)中的增強劑A為325目碳化硼粉。
[0012]所述步驟10)、11)中的酚醛樹脂B為HK-2506型熱固性酚醛樹脂。
[0013]所述步驟11)中的增強劑B為CQ-300氣相法白炭黑。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1.熱場熱量散失少，保溫效果好，運行功率低；提高拉晶速度，晶棒成品率大幅提升；
2.整體型導流筒重量輕；只需一次安裝到位，無需傳統(tǒng)的拆裝工藝過程，徹底解決“掉鍋”現(xiàn)象；
3.導流筒表面強度高，熱穩(wěn)定好，抗氣流和顆粒性物質(zhì)沖刷的性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0016]實施例1，一種優(yōu)化的碳氈整體成型單晶硅生長爐導流筒制備方法，具體的制作步驟如下:
O功能性碳氈預處理，將功能性碳氈在100°C烘箱內(nèi)烘干I h ;
2)配制膠黏劑，按照質(zhì)量配比分別配制環(huán)氧樹脂膠黏劑和酚醛樹脂膠黏劑，環(huán)氧樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為環(huán)氧樹脂A:環(huán)氧樹脂B:溶劑A=I:3:2，酚醛樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為酚醛樹脂A:固化劑:溶劑B=7:0.5:3 ；
所述環(huán)氧樹脂A為環(huán)氧樹脂E-56D，環(huán)氧樹脂B為環(huán)氧樹脂E-51，溶劑A為乙醇，酚醛樹脂A為6812熱塑性酚醛樹脂，固化劑為六亞甲基四胺，溶劑B為丙酮；
3)功能性碳氈預浸料制備，使功能性碳氈充分浸漬步驟2)制得的環(huán)氧樹脂膠黏劑，之后送入180°C烘箱內(nèi)烘干9h ;功能性碳氈表面再均勻涂覆步驟2)制得的酚醛樹脂膠黏劑，在干燥環(huán)境中靜置24 h，揮發(fā)水分、溶劑和游離酚等揮發(fā)分；
4)胎具制備，按照產(chǎn)品形狀尺寸設(shè)計制備相應胎具；
5)裁剪功能性碳氈，依據(jù)導流筒胎具的形狀和尺寸裁剪功能性碳氈；
6)制作導流筒預制體，將步驟5)得到的4層功能性碳氈預浸料疊合、包覆并固定于導流筒胎具外表面，獲得導流筒預制體I ;
7)樹脂固化處理，將導流筒預制體I送入烘箱，在160°C、5MPa條件下，固化10h，獲得導流筒預制體II ;
8)樹脂碳化處理，將導流筒預制體II送入碳化爐，先在100tC下碳化10h;再于2000°C下高溫碳化15 h，獲得導流筒預制體III ；
9)機械加工，對經(jīng)過上述步驟所獲得的導流筒預制體III進行機械加工，以保證外形尺寸符合要求；
10)表面涂層I制備，按質(zhì)量配比獲得碳/碳復合漿料，其質(zhì)量比為增強劑A:酚醛樹脂B:溶劑B=1:2:5?6并將各原料混合、攪拌均勻；將所得碳/碳復合漿料均勻涂覆于導流筒預制體III的表面，涂覆層厚度0.20 mm ;然后送入固化爐中，在220°C下進行15h的烘烤處理；再將其送入碳化爐中，于1200°C下碳化10 h，獲得導流筒預制體IV ;
所述增強劑A為325目的碳化硼粉，酚醛樹脂B為HK-2506型熱固性酚醛樹脂，溶劑B為丙酮；
11)表面涂層II制備，按質(zhì)量配比獲得復合漿料，其質(zhì)量比為增強劑B:酸醛樹脂B:溶劑B=I:2:5并將各原料混合、攪拌均勻；將所得漿料均勻涂覆于導流筒預制體IV的表面，涂覆層厚度0.20mm ;然后送入固化爐中，在220°C下進行15h的烘烤處理；再將其送入碳化爐中，于1800°C下，碳化10h，獲得導流筒預制體V ;
所述增強劑B為CQ-300氣相法白炭黑，酚醛樹脂B為HK-2506型熱固性酚醛樹脂，溶劑B為丙酮；
12)碳化致密，將導流筒預制體V置于化學氣相沉積爐內(nèi)，采用氣體乙烷進行化學氣相沉積，溫度1250°C、壓力1.5 kPa、氣體流速55L/min，時間25h，最終獲得導流筒制品。
[0017]實施例2，本實施例的具體的制作步驟如下:
O功能性碳氈預處理，將功能性碳氈在100°C烘箱內(nèi)烘干3 h ；
2)配制膠黏劑，按照質(zhì)量配比分別配制環(huán)氧樹脂膠黏劑和酚醛樹脂膠黏劑，環(huán)氧樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為環(huán)氧樹脂A:環(huán)氧樹脂B:溶劑A=I:3:2，酚醛樹脂膠黏劑的質(zhì)量比為酚醛樹脂A:固化劑:溶劑B=7:0.5:3 ；
所述環(huán)氧樹脂A為環(huán)氧樹脂E-56D，環(huán)氧樹脂B為環(huán)氧樹脂E-51，溶劑A為乙醇，酚醛樹脂A為6812熱塑性酚醛樹脂，固化劑為六亞甲基四胺，溶劑B為丙酮；
3)功能性碳氈預浸料制備，使功能性碳氈充分浸漬步驟2)制得的環(huán)氧樹脂膠黏劑，之后送入180°C烘箱內(nèi)烘干11 h ;功能性碳氈表面再均勻涂