[发明专利]碳碳或碳陶板材预制体及其制品以及制备方法

说明书

本发明涉及一种碳碳或碳陶板材预制体及其制品以及制备方法，其特征在于，包括一种碳碳或碳陶板材预制体制备方法；还包括一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的板材预制体，采用上述制备方法获得；还包括一种用上述制备方法获得预制体经过气相沉积或液相沉积或两者组合方法获得碳碳或碳陶复合材料制品。本发明的有益效果在于：载板的致密度高，具有良好的抗氧化和绝缘性能，减少使用过程中气相成分的侵蚀和酸洗过程中的腐蚀，同时具有良好的掩蔽金属和水离子扩散的能力，化学稳定性良好。

技术领域

本发明涉及碳碳或碳陶板材技术领域，尤其涉及碳碳或碳陶板材预制体及其制品以及制备方法。

背景技术

为了提高硅片的光电转换效率，在现有PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)载板技术领域，需要采用PECVD方法在硅片上镀SiNx薄膜，然而，在该工艺条件下，其技术难点在于找到找到承载硅片的有效材料。

目前市场上常见的载板如下：

1行业内一般常用石墨舟作为硅片的承载框使用。但石墨舟操作难度大，强度低导致更换频率高、成本高。

2通过提高板材的密度增加板材的强度，尽管提高密度降低了孔隙率，但并不能从根本上解决碳布和中间层碳基体之间热失配和强度低的问题。

3碳纤维增强碳基体复合材料是一种新型材料，具有优异的物化性能，比强度高，耐腐蚀性强。目前，在预制体方面，市场上常用叠层碳布增强的碳基复合材料作为PECVD镀膜的硅片承载框；在致密化工艺方面，市场上的叠层碳布板材主要采用多次树脂浸渍、碳化工艺。采用多次树脂浸渍、碳化制备出的2D叠层碳/碳材料在制备过程中极易发生分层，且生产效率低、成本高。

由于普通的纤维布一般由为1k、3k，6k，12k、24k、48k、50k等等的不同规格的碳纤维纱线编织而成，1k纤维布的最薄厚度为0.11mm，面密度最小为92g/m2，也就是说每毫米厚度的面密度为约900g/m2的纤维布是目前体积密度最大的纤维布，进一步地，如果采用大于1k的其他纤维纤维编织布，其体积密度都小于900g/m2。在价格上，丝束越小的纤维单价越高，所以找到一种采用大丝束碳纤维编织体积密度高的碳纤维布是一个难题。

发明内容

本发明提供了一种碳碳或碳陶板材预制体及其制品以及制备方法，解决了以上技术问题。克服叠层碳布板材核心问题，提高叠层碳/碳板材的层间强度，提高板材刚度，降低生产成本，增加使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供了一种碳碳或碳陶板材预制体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，裁剪，按照设计尺寸将纤维布裁剪至接近或大于板材设计尺寸；

S2,层叠，将浸过树脂的纤维布在准备好的预制体模具表面平放叠层至设定厚度；

S3，平板层压；

S4，固化；

S5，脱模，得到碳碳或碳陶板材预制体胚体。

进一步地，在层压步骤前还包括针刺工艺。

进一步地，所述树脂包括聚氮硅烷、聚碳硅烷、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等的一种或多种。

进一步地，所述纤维布为高密度编织布或单向布。

进一步地，纤维布的材料为碳纤维、石墨纤维、预氧丝、芳纶纤维、酚醛纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维其中一种或多种。

进一步地，所述的高体积密度编织布采用大于12k的纤维纱线制作或者采用预浸布制作，纤维束或带的厚度为0.01～0.2mm，优选0.01～0.05mm。