一种功能性碳毡整体成型的单晶硅生长炉导流筒制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于太阳能光伏领域，涉及一种单晶硅生长炉导流筒的制备方法，尤其涉及一种功能性碳毡整体成型的单晶硅生长炉导流筒制备方法。
【背景技术】
[0002]导流筒是目前单晶硅生长炉热场中必备的保温器件之一，位于熔硅坩祸液面的上方，其主要作用包括:定向对气流引导；增加纵向温度梯度，提高晶棒拉速；减少热能损耗，降低运行功率。常规的导流筒是一种高纯、等静压石墨器件，缺点是:
1.由于石墨材料热导率较高，致使热场的热量散失较快、保温效果较差；继而使热场内的纵向温度梯度达不到应有的差值，或成晶界面周围的热量散失不均匀，导致晶棒出现局部扭曲现象，这些情况都会直接影响硅晶体的正常生长，降低晶棒的成品率。为了改善石墨导流筒这种缺陷，常规做法是加大热场的运行功率，这势必加剧整个系统的热能消耗；
2.常规的石墨导流筒由内、外两层筒体组合而成，有时中间还填充有保温材料，因此不仅重量较大，而且还需要经常更换保温填料，既不便于拆装，又会在使用过程中出现“掉锅”现象，导致整锅材料报废，损坏坩祸、加热器甚至整个热场；
3.在颗粒性物质、硅蒸汽和氧化性气体的冲刷作用下，常规导流筒在短期使用后，表面易产生腐蚀、开裂和掉块等现象，从而大幅缩短其使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提供一种功能性碳毡整体成型的单晶硅生长炉导流筒制备方法，能够减少热场热量散失、减轻导流筒重量，增加导流筒表面强度。
[0004]本发明是由以下技术方案来实现的:一种功能性碳毡整体成型的单晶硅生长炉导流筒制备方法，其特征是:以功能性碳毡为原材料整体成型导流筒；并采用碳/碳复合浆料涂覆技术制作导流筒表面涂层，具体包括如下步骤:
O功能性碳毡预处理，将功能性碳毡在100°C烘箱内烘干I ~ 8 h ;
2)配制胶黏剂，按照质量配比分别配制环氧树脂胶黏剂和酚醛树脂胶黏剂，环氧树脂胶黏剂的质量比为环氧树脂A:环氧树脂B:溶剂A=I:3:2，酚醛树脂胶黏剂的质量比为酚醛树脂A:固化剂:溶剂B=7:0.5:3 ；
3)功能性碳毡的预浸料制备，使功能性碳毡充分浸渍步骤2)制得的环氧树脂胶黏剂，之后送入180°C烘箱内烘干9 ~ 18 h;碳毡表面再均匀涂覆步骤2)制得的酚醛树脂胶黏剂，在干燥环境中静置24 h，挥发水分、溶剂和游离酚等挥发分；
4)胎具制备，按照产品图纸要求的具体形状、尺寸，加工制备相应胎具；
5)裁剪功能性碳毡，依据导流筒胎具的形状和尺寸裁剪功能性碳毡；
6)制作导流筒预制体，将步骤5)得到的4~ 9层功能性碳毡预浸料叠合、包覆并固定于导流筒胎具外表面，获得导流筒预制体I ;
7)树脂固化处理，将导流筒预制体I送入烘箱，在160°C、5MPa条件下，固化10~ 20h，获得导流筒预制体II ;
8)树脂碳化处理，将导流筒预制体II送入碳化炉，先在100tC下碳化10~ 25h ;再于2000°C下高温碳化15 ~ 40h，获得导流筒预制体III ；
9)机械加工，对经过上述步骤所获得的导流筒预制体III进行机械加工，以保证外形尺寸符合要求；
10)表面涂层I制备，按质量配比获得碳/碳复合浆料，其质量比为增强剂A:酚醛树脂B:溶剂B=1: (2?3): (5?6)并将各原料混合、搅拌均匀；将所得碳/碳复合浆料均匀涂覆于导流筒预制体III的表面，涂覆层厚度0.2?1.5 mm ;然后送入固化炉中，在220°C下进行15?24h的烘烤处理；再将其送入碳化炉中，于1200°C下碳化10?30h，获得导流筒预制体IV ;
11)表面涂层II制备，按质量配比获得复合浆料，其质量比为增强剂B:酸醛树脂B:溶剂B=1: (2?3): (5?6)并将各原料混合、搅拌均匀；将所得复合浆料均匀涂覆于导流筒预制体IV的表面，涂覆层厚度0.2?1.5_;然后送入固化炉中，在220°C下进行15?24 h的烘烤处理；再将其送入碳化炉中，于1800°C下，碳化10?30h，获得导流筒预制体V ;
12)表面涂层III制备，按质量配比获得复合浆料，其质量比为增强剂A:酚醛树脂B:溶剂B=1: (2?3): (5?6)并将各原料混合、搅拌均匀；将所得浆料均匀涂覆于导流筒预制体V的表面，涂覆层厚度0.2?1.5_ ;然后送入固化炉中，在220°C下进行15?24 h的烘烤处理；再将其送入碳化炉中，于1800°C下，碳化10?30h，最终获得导流筒制品。
[0005]所述步骤2 )中的环氧树脂A为环氧树脂E-56D。
[0006]所述步骤2)中的环氧树脂B为环氧树脂E-51。
[0007]所述步骤2)中的溶剂A为乙醇。
[0008]所述步骤2)中的酚醛树脂A为6812热塑性酚醛树脂。
[0009]所述步骤2)中的固化剂为六亚甲基四胺。
[0010]所述步骤2)、10)、11)、12)中的溶剂B为丙酮。
[0011]所述步骤10)、12)中的增强剂A为碳化硼粉，其中步骤10)所用碳化硼粉的粒度为325目，步骤12)所用碳化硼粉的粒度为500目。
[0012]所述步骤10)、11)、12)中的酚醛树脂B为HK-2506型热固性酚醛树脂。
[0013]所述步骤11)中的增强剂B为CQ-300气相法白炭黑。
[0014]本发明的有益效果是:
1.热场热量散失少，保温效果好，运行功率低；提高拉晶速度，晶棒成品率大幅提升；
2.整体型导流筒重量轻；只需一次安装到位，无需传统的拆装工艺过程，彻底解决“掉锅”现象；
3.导流筒表面强度高，热稳定好，抗气流和颗粒性物质冲刷的性能较好。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0016]实施例1，一种功能性碳毡整体成型的单晶硅生长炉导流筒制备方法，具体的制作步骤如下:
O功能性碳毡预处理，将功能性碳毡在100°C烘箱内烘干I h ; 2)配制胶黏剂，按照质量配比分别配制环氧树脂胶黏剂和酚醛树脂胶黏剂，环氧树脂胶黏剂的质量比为环氧树脂A:环氧树脂B:溶剂A=I:3:2，酚醛树脂胶黏剂的质量比为酚醛树脂A:固化剂:溶剂B=7:0.5:3 ；
所述环氧树脂A为环氧树脂E-56D，环氧树脂B为环氧树脂E-51，溶剂A为乙醇，酚醛树脂A为6812热塑性酚醛树脂，固化剂为六亚甲基四胺，溶剂B为丙酮；
3)功能性碳毡预浸料制备，使功能性碳毡充分浸渍步骤2)制得的环氧树脂胶黏剂，之后送入180°C烘箱内烘干9h ;功能性碳毡表面再均匀涂覆步骤2)制得的酚醛树脂胶黏剂，在干燥环境中静置24 h，挥发水分、溶剂和游离酚等挥发分；
4)胎具制备，按照产品形状尺寸设计制备相应胎具；
5)裁剪功能性碳毡，依据导流筒胎具的形状和尺寸裁剪功能性碳毡；
6)制作导流筒预制体，将步骤5)得到的4层功能性碳毡预浸料叠合、包覆并固定于导流筒胎具外表面，获得导流筒预制体I ;
7)树脂固化处理，将导流筒预制体I送入烘箱，在160°C、5MPa条件下，固化10h，获得导流筒预制体II ;
8)树脂碳化处理，将导流筒预制体II送入碳化炉，先在100tC下碳化10h;再于2000°C下高温碳化15 h，获得导流筒预制体III ；
9)机械加工，对经过上述步骤所获得的导流筒预制体III进行机械加工，以保证外形尺寸符合要求；
10)表面涂层I制备，按质量配比获