一种自热式碳碳气相沉积炉的制作方法

1.本实用新型涉及碳碳复合材料生产技术领域，具体为一种自热式碳碳气相沉积炉。


背景技术：

2.随着社会的发展，能源结构也在发生的剧烈的变化，化石能源所带来的环境问题也逐步显现，我国提出的双碳目标为未来新能源的发展提供了更大的发展空间，光伏作为未来理想的清洁能力之一，其发展规模、技术提升、制造成本等等关键因素近几年均有个较大的发展，光伏市场的蓬勃发展带动了其相关配套产业规模的扩大以及产品性能的迭代提升，目前，碳碳复合材料以其自身所具有的优异性能，不断替代传统石墨制品的市场空间，并在晶硅炉（单/多晶硅铸锭炉）等光伏设备的热场材料中有了更大的用途和用量。
3.然而，碳碳制品的生产主要采取气相沉积的方式，通过甲烷、天然气等含碳源气体在高温下分解，将分解的碳沉积到碳碳预制体中，实现碳碳件的制备，传统气相沉积方式是通过外部加热的方式，通过加热器的热量辐射对流来实现碳碳预制体的加热，将沉积气体通入马弗罐内，由于马弗罐内由罐体向碳碳预制体温度是逐渐降低的，会导致大量的沉积气体未进入碳碳预制体内已经分解，生产热解碳粉，这些热解碳粉很难进入碳碳预制体内，大部分被真空系统抽走，导致真空泵粉尘过多出现卡死等故障，有些会富集到石墨电极等温度部分导致电极绝缘下降出现打火放电等事故。该方法由于是外热式，沉积过程碳碳预制体外壁沉积容易，沉积量大，芯部沉积量少，外壁出现封口情况时芯部很难继续沉积，通常还要二次加工，将外壁去除掉，打开微细的通道实现二次芯部沉积。该方法加工周期长、能耗高、沉积气体利用率低、材料浪费大。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种自热式碳碳气相沉积炉；解决目前碳碳预制体气相沉积周期长、能耗高、工艺气体利用低的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
6.一种自热式碳碳气相沉积炉，包括炉体和与炉体连接的沉积气体进气管，所述炉体内设置有用于放置碳碳预制体的罐体，所述罐体的顶部设置有上导电板，所述罐体的底部设置有下导电板，所述碳碳预制体位于上、下导电板之间并与上、下导电板紧密接触；上、下导电板均连接有电极。
7.进一步，所述炉体的底部设置有下炉门，所述下炉门上表面固定有上部开口的罐体，下导电板固定于罐体底部；所述罐体的顶盖设置在炉体内上部，所述上导电板连接的电极穿过顶盖和炉体并与顶盖和炉体滑动连接，所述上导电板设置在顶盖下方。
8.进一步，所述上导电板连接的电极通过设置在炉体上的动密封绝缘机构与外部电源连接。
9.进一步，所述下导电板连接的电极穿过下炉门并通过设置在下炉门上的绝缘机构
与外部电源连接。
10.进一步，下炉门底部设置有两根沉积气体进气管。
11.进一步，所述上导电板和下导电板均为石墨导电板。
12.更进一步，所述上导电板依次与上石墨电极和上铜电极相连接；所述下导电板依次与下石墨电极和下铜电极相连接。
13.进一步，在炉体与罐体之间设置有保温层。
14.本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
15.本实用新型提供了一种能够快速气相沉积炉，通过直接将直流电源通到碳碳预制体上，实现了碳碳预制体自身产生稳定的热量，实现快速加热，同时沉积气源只有接触到高温的碳碳预制体才会分解，通过碳碳预制体自身加热，减小了沉积过程碳碳预制体外壁的沉积，提高了沉积气体的利用率。
附图说明
16.图1为本实用信息所述气相沉积炉的结构示意图。
17.图中，1为下炉门；2为密封层；3为马弗罐；4为碳碳预制体；5为上石墨导电板，6为上石墨电极，7为上铜电极，8为上炉体，9为密封与绝缘机构，10为下石墨导电板，11为沉积气体进气管，12为下石墨电极，13为下铜电极，14为绝缘机构。
具体实施方式
18.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型的技术方案，但保护范围不被此限制。
19.如图1所示，是一种自热式碳碳气相沉积炉，包括下部敞口的上炉体8和位于上炉体8底部的下炉门1，下炉门1是通过与上炉体8法兰密封接触进行关闭的。在上炉体8内的顶部依次固定安装有密封层2和马弗罐3的顶盖；下炉门1的内表面依次固定安装有密封层2和上部开口的马弗罐3，当下炉门1上升与上炉体8法兰密封接触实现炉门关闭时，密封层2包覆在马弗罐3和顶盖外，马弗罐3和顶盖15合拢形成密封罐体，在密封罐体用于放置碳碳预制体4。
20.在本装置中，密封罐体顶部活动连接有上石墨导电板5，底部固定连接有下石墨导电板10，上石墨导电板5依次与上石墨电极6和上铜电极7通过螺纹连接一起通过动密封与绝缘机构9与外部电源连接，具体的上石墨电极6和上铜电极7依次穿过上炉体8、密封层2和顶盖并可以上下活动，上石墨导电板5在自重下会下降到最下限位置；下炉门1上方的马弗罐3底部安装有下石墨导电板10，下石墨导电板10位置相对固定，通过下石墨电极12穿过马弗罐3和保温层2与下铜电极13连接，下铜电极13通过下炉门1上的绝缘机构14与外部电源连接。
21.当碳碳预制体4置于下石墨导电板10上，碳碳预制体4随下炉门1上升关闭时，碳碳预制体4与上石墨导电板5接触，并将上石墨导电板5与上石墨电极6和上铜电极7往上推，在重力作用下实现接触面的充分接触。
22.下炉门1底部有两根沉积气体进气管11，沉积气体进气管11穿过保温层2和马弗罐3底部进入马弗罐3内。
23.其中密封与绝缘机构9以及绝缘机构14均可为橡胶密封圈。
24.生产过程首先对炉体内抽真空，真空度达到要求后，进行加热，通过向上铜电极7和下铜电极13通入低电压大电流的直流电，电流通过碳碳预制体4，由于碳碳预制体4本身电阻的存在，实现碳碳预制体4自身发热，温度到达目标值后，通过沉积气体进气管11向炉内通入沉积气体，气体进入马弗罐3内，由下石墨导电板10中间的孔和四周间隙与碳碳预制体4接触，冷态的沉积气体与高温的碳碳预制体4接触，随机分解，实现碳分子的沉积工艺。
25.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。


技术特征：
1.一种自热式碳碳气相沉积炉，包括炉体和与炉体连接的沉积气体进气管，所述炉体内设置有用于放置碳碳预制体的罐体，其特征在于，所述罐体的顶部设置有上导电板，所述罐体的底部设置有下导电板，所述碳碳预制体位于上、下导电板之间并与上、下导电板紧密接触；上、下导电板均连接有电极。2.根据权利要求1所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，所述炉体的底部设置有下炉门，所述下炉门上表面固定有上部开口的罐体，下导电板固定于罐体底部；所述罐体的顶盖设置在炉体内上部，所述上导电板连接的电极穿过顶盖和炉体并与顶盖和炉体滑动连接，所述上导电板设置在顶盖下方。3.根据权利要求2所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，所述上导电板连接的电极通过设置在炉体上的动密封绝缘机构与外部电源连接。4.根据权利要求2所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，所述下导电板连接的电极穿过下炉门并通过设置在下炉门上的绝缘机构与外部电源连接。5.根据权利要求2所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，下炉门底部设置有两根沉积气体进气管。6.根据权利要求1所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，所述上导电板和下导电板均为石墨导电板。7.根据权利要求6所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，所述上导电板依次与上石墨电极和上铜电极相连接；所述下导电板依次与下石墨电极和下铜电极相连接。8.根据权利要求1所述的一种自热式碳碳气相沉积炉，其特征在于，在炉体与罐体之间设置有保温层。

技术总结
本实用新型属于碳碳复合材料生产技术领域，公开了一种自热式碳碳气相沉积炉；包括炉体和与炉体连接的沉积气体进气管，炉体内设置有用于放置碳碳预制体的罐体，罐体的顶部设置有上导电板，罐体的底部设置有下导电板，碳碳预制体位于上、下导电板之间并与上、下导电板紧密接触；上、下导电板均连接有电极；本实用新型通过直接将直流电源通到碳碳预制体上，实现了碳碳预制体自身产生稳定的热量，实现快速加热，同时沉积气源只有接触到高温的碳碳预制体才会分解，通过碳碳预制体自身加热，减小了沉积过程碳碳预制体外壁的沉积，提高了沉积气体的利用率。的利用率。的利用率。


技术研发人员：周社柱 王锋 任世雄 杜晓军 张军彦 白杨丰 刘晓斌
受保护的技术使用者：山西中电科新能源技术有限公司
技术研发日：2021.08.09
技术公布日：2022/2/18