[发明专利]一种单晶炉坩埚托盘的制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；将裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，利用模具对其进行热压；将压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；将机加完成后的埚托进行进行表面致密度增强处理；将增密完成的埚托进行高温提纯处理。本发明所述的一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，首先，此方法制备出来的埚托具有成本低，制备周期短，力学性能好的优点，其次，与碳纤维编制预制体后渗碳工艺相比较，此方案的成本更低，且力学性能差距不大，制备周期为碳纤维编制预制体后渗碳工艺的三分之一。

技术领域

本发明涉及单晶炉技术领域，具体涉及一种单晶炉坩埚托盘的制备方法。

背景技术

坩埚托是单晶炉内不可缺少的组成部件，目前基本都是由石墨材料加工而成，由于热场材料的发展需求，单晶炉热场的尺寸在逐步的增大，进而埚托需要承载的坩埚和原材料的重量也在逐步增大，然而石墨埚托的力学性能较差，在外力的作用下容易破裂，往往因为其底部的磨损或破裂而报废，寿命及短；

为提高其承受能力，现有的埚托只能不断的提高其壁厚来增加承载能力，然而壁厚过大会导致其在单晶炉热场内运转时浪费大量能量，对机械设备也造成损害，有比较大的改进空间，用碳纤维针刺成预制体后沉积加工而成的埚托作为埚托原材料也能解决现有的问题，但出于成本的考虑，碳纤维针刺预制体沉积后的成本过高，而且生产周期也长，固也不能作为一个主要的方法去改变现有的状况，为此，我们提出一种单晶炉坩埚托盘的制备方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种单晶炉坩埚托盘的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将碳纤维丝用裁剪机器裁剪成短纤维并进行分散处理；

（2）、将步骤（1）中裁剪好分散后的短纤维和酚醛树脂粉均匀混合，混合过程中充分搅拌，使得短纤维和酚醛树脂粉充分均匀的混合；

（3）、根据埚托尺寸大小做出相适配的模具，将步骤（2）中混合好的短纤维均匀的洒在模具上，且用碳布、网胎、长纤维间隔铺层，短纤维和铺层的总厚度为成品埚托高度的三倍；

（4）、将步骤（3）中装好辅料的模具放入热压机中，调整好模具的位置后， 进行加压升温；

（5）、将步骤（4）压制成型的产品脱模后进行机械加工处理；

（6）、将步骤（5）机加完成后的埚托进行气相沉积工艺处理或液相浸渍工艺处理，再进行碳化工艺处理，使得表面密度进一步增高；

（7）、将步骤（6）中增密完成的埚托进行高温提纯处理。

优选的，所述步骤（1）中，碳纤维丝的规格为12K,短纤维的长度为2-5mm。

优选的，所述步骤（2）中，混合比例为短纤维：酚醛树脂粉=3:2。

优选的，所述步骤（3）中，隔2-3cm的厚度中间用碳布、网胎、长纤维间隔铺层。

优选的，所述步骤（4）中，升温温度为RT- 180℃，时间为0.5h-3h，加压压力为1MPa-15MPa。

优选的，所述步骤（6）中，采用的是液相浸渍工艺处理，其中液相浸渍工艺处理的温度为RT- 180℃，时间为0.5h-3h，加压压力为1MPa-2MPa，并且浸渍固化的整个过程在真空压力炉内进行，用氮气加压。

优选的，所述步骤（6）中，气相沉积工艺处理的温度为RT- 1050℃，时间为0.5h-100h。

优选的，所述步骤（7）中，增密后的坩埚托盘在2300℃的温度下进行高温提纯处理。