[发明专利]一种沉积装置及制备热解炭的方法

说明书

本发明公开了一种沉积装置，包括转动轴、进气通道、筒体、位于所述筒体内的沉积基板，所述筒体上设有盖板，所述盖板上开设有通孔，所述沉积基板与所述盖板相对设置，所述沉积基板与所述转动轴固定连接，所述筒体与所述进气通道连通。本发明所提供的沉积装置，通过转动轴带动沉积基板旋转，能够保证沉积气体及沉积膜厚度分布均匀，实现沉积气体在沉积基板上方均匀分布并沉积，延长沉积时间，可以得到大厚度且密度均匀的热解炭，同时本发明的结构简单，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积技术领域，更具体地说，特别涉及一种沉积装置及制备热解炭的方法。

背景技术

热解炭是指碳氢化合物气体在热固体表面上发生热分解并在该固体表面上沉积的炭素材料，根据热解炭材料的微观结构可以将其分为各向异性和各向同性热解炭。各向同性热解炭的结构致密、晶粒尺寸小、各向性能一致性好，除了具备普通炭质材料的耐高温(无氧环境下)、自润滑、耐磨损等共同优点外，还具有强度高、密封性好、可加工性优良的特点，因而在机械、航空、航天、船舶、医学等领域有广阔的应用前景。

文献“大尺寸各向同性热解炭的制备与表征《新型炭材料》第21卷2006年第2期”公开了一种采用旋转基体稳态流化床装置制备各向同性热解炭的方法。采用此方法在沉积温度为1400-1500℃下，制备出了直径130mm，厚度为5mm的各向同性热解炭材料。但这种方法存在难以沉积厚度大、结构均匀、密度大的热解炭的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种沉积装置，本发明提供的沉积装置结构简单，操作方便，且能够用于沉积厚度大、结构均匀的热解炭。本发明还提供一种制备热解炭的方法，能用于沉积厚度大、结构均匀、密度大的热解炭。

一种沉积装置，包括转动轴、进气通道、筒体、位于所述筒体内的沉积基板，所述筒体上设有盖板，所述盖板上开设有通孔，所述沉积基板与所述盖板相对设置，所述沉积基板与所述转动轴固定连接，所述筒体与所述进气通道连通。

上述沉积装置，优选的，还包括导流杆，所述导流杆与所述沉积基板固定连接，所述导流杆从所述盖板的开孔处伸出所述筒体，所述导流杆与所述转动轴分别位于所述沉积基板的两侧。

上述沉积装置，优选的，所述导流杆与所述转动轴同轴设置，所述转动轴与所述沉积基板所在平面垂直。

上述沉积装置，优选的，还包括炉体，所述炉体位于所述筒体的外部。

上述沉积装置，优选的，还包括电机，所述转动轴与所述电机相连，所述电机用于驱动所述转动轴转动。

上述沉积装置，优选的，所述通孔的直径范围为25-125mm，所述沉积基板的直径范围为50-200mm。

上述沉积装置，优选的，所述进气通道用于通入载气和碳源气体。

一种利用上述的沉积装置制备热解炭的方法，包括以下步骤：

S1，向所述筒体内通入载气；

S2，将所述筒体内的温度升至1300～1500℃，将所述筒体内压力升至70MPa～100MPa，调整所述转动轴转速为10～30r/min，向所述筒体内通入碳源气体，沉积20～40h；

S3，停止通入碳源气体，继续通入载气，降温后得到所述热解炭。

上述制备热解炭的方法，优选的，所述载气和所述碳源气体组成的混合气体的流量范围为15～30L/min，其中所述碳源气体的质量浓度为40-70％。

上述制备热解炭的方法，优选的，所述碳源气体为丙烯、丙烷、乙炔中的一种或几种。