一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚的制作方法

    专利2022-07-11  195


    本实用新型涉及一种炭炭材料的应用技术领域,具体是一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚。



    背景技术:

    坩埚是化学仪器的重要组成部分,它是熔化和精炼金属液体以及固液加热、反应的容器,是保证化学反应顺利进行的基础。

    炭炭复合纤维材料是碳元素材料,具有石墨材料的优点。并且还具备密度低、韧性好、强度高、热膨胀系数低、耐热冲击等多种优势,在航空航天、生物医疗、核工业、特种材料制备等诸多领域都有广泛的应用。但由于其孔隙率比较大,阻隔液体或气体的渗透能力差,密封性不好;同时孔隙很容易吸附环境中的水分子、氧气、或其他杂质,限制了其某些领域的应用。



    技术实现要素:

    本实用新型的目的在于提供一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,以解决上述背景技术中提出的问题。

    为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:

    一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,包括炭炭坩埚,所述炭炭坩埚的表面和内壁均固定连接有热解石墨涂层,所述热解石墨涂层以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在炭炭坩埚的表面上。

    作为本实用新型进一步的方案:所述炭炭坩埚的顶部两侧均固定连接有吊环。

    作为本实用新型再进一步的方案:所述炭炭坩埚的表面开设有凹槽。

    作为本实用新型再进一步的方案:所述炭炭坩埚的顶部一侧开设有出料口。

    与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

    1、本实用新型由热解碳氢气体产生出来的炭元素,以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在传统炭炭复合纤维材料器件的表面上,形成一层热解石墨保护层,该保护层与炭炭复合材料结合紧密,不破坏炭炭复合材料的物化性能,致密性好,可解决炭炭复合纤维材料的渗透问题,发挥互补性优势。

    2、本实用新型设置有吊环5和凹槽3,通过吊环能把坩埚提起,通过凹槽能方便坩埚的夹取,从而方便坩埚的取用。

    附图说明

    图1为一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚的结构示意图。

    图2为一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚的正视图

    图3为一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚的俯视图

    图中所示:炭炭坩埚1、热解石墨涂层2、凹槽3、出料口4、吊环5。

    具体实施方式

    下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

    请参阅图1~3,本实用新型实施例中,一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,包括炭炭坩埚1、热解石墨涂层2、凹槽3、出料口4和吊环5,炭炭坩埚1的表面和内壁均固定连接有热解石墨涂层2,热解石墨涂层2以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在炭炭坩埚1的表面上,炭炭坩埚1的顶部两侧均固定连接有吊环5,炭炭坩埚1的表面开设有凹槽3,炭炭坩埚1的顶部一侧开设有出料口4。

    本实用新型的工作原理是:

    由热解碳氢气体产生出来的炭元素,以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在传统炭炭复合纤维材料器件的表面上,形成一层热解石墨保护层。该保护层与炭炭复合材料结合紧密,不破坏炭炭复合材料的物化性能,致密性好,可解决炭炭复合纤维材料的渗透问题,发挥互补性优势。

    如在传统氟化物晶体生长领域中(氟化物熔点在一千七百度左右),由于氟化物可在高温下挥发、分解,腐蚀性非常强,通常使三高石墨坩埚作为晶体生长容器。但随着市场要求不断提高,晶体形状越来越特殊、尺寸越来越大、甚至是多孔坩埚的需求,导致三高石墨的加工难度越来越大,加工良率低、周期长、费用高,且异形坩埚在使用过程中热应力大,非常的容易开裂漏料。所以热解石墨涂层炭炭复合纤维坩埚成为了行之有效的解决方案。采用热解石墨气象沉积设备,在炭炭复合纤维材料坩埚的表面上制备厚度在五微米至十微米的热解石墨涂层,制备完成后该坩埚可应用于高温晶体生长领域,例如作为卤族氟化物原料熔体的载体。

    具体生产步骤如下:

    一、通过模具将炭炭复合纤维材料热压制成需要的坩埚形状,脱模获得炭炭坩埚1。

    二、将炭炭坩埚1放置在氯气纯化炉中进行纯化,将炉温升至一千七百度,然后通氯气,去除炭炭材料中的杂质。

    三、将纯净的炭炭坩埚1放置于热解石墨气象沉积炉内,将温度升高至二千二百度至二千三百度,通入高纯甲烷气体,时间为五至十小时,气象沉积热解石墨涂层2制备完成。待设备冷却至室温,取出制备完成的热解石墨涂层炭炭复合纤维坩埚。

    四、产品制备完成,包装。

    尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,包括炭炭坩埚(1),其特征在于:所述炭炭坩埚(1)的表面和内壁均固定连接有热解石墨涂层(2),所述热解石墨涂层(2)以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在炭炭坩埚(1)的表面上。

    2.根据权利要求1所述的一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,其特征在于:所述炭炭坩埚(1)的顶部两侧均固定连接有吊环(5)。

    3.根据权利要求1所述的一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,其特征在于:所述炭炭坩埚(1)的表面开设有凹槽(3)。

    4.根据权利要求1所述的一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,其特征在于:所述炭炭坩埚(1)的顶部一侧开设有出料口(4)。

    技术总结
    本实用新型公开了一种新式热解石墨涂层炭炭复合材料坩埚,包括炭炭坩埚,所述炭炭坩埚的表面和内壁均固定连接有热解石墨涂层,所述热解石墨涂层以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在炭炭坩埚的表面上,所述炭炭坩埚的顶部两侧均固定连接有吊环,本实用新型由热解碳氢气体产生出来的炭元素,以六方晶格蜂巢结构,气相沉积生长在传统炭炭复合纤维材料器件的表面上,形成一层热解石墨保护层,该保护层与炭炭复合材料结合紧密,不破坏炭炭复合材料的物化性能,致密性好,可解决炭炭复合纤维材料的渗透问题,发挥互补性优势,本实用新型设置有吊环5和凹槽3,通过吊环能把坩埚提起,通过凹槽能方便坩埚的夹取,从而方便坩埚的取用。

    技术研发人员:付善任;张红;夏倩倩
    受保护的技术使用者:上海岚玥新材料科技有限公司
    技术研发日:2020.08.11
    技术公布日:2021.03.12

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