一种碳碳复合圆环的制作方法

1.本技术涉及单晶炉热场用圆环产品技术领域，尤其涉及一种碳碳复合圆环。


背景技术：

2.碳材料为单晶炉内必然会使用的热场材料，每台单晶炉内热场需配套多个下保温盖、支撑环及过渡环等圆环产品。现有技术中通常采用石墨材料进行支撑环等圆环产品的制备，但是石墨材料脆性大，强度低，随着热场尺寸的增大，石墨制品加工成本增高，且直拉法单晶硅制备工艺中，对于热场装置需要多次进行拆装，容易导致石墨件的损坏。
3.碳碳复合圆环为单晶炉内使用的支撑圆环，目前，碳碳复合圆环一般通过碳碳方板或者碳碳圆盘板加工而成；还有一些厂商在板材毛坯预制体阶段先裁切圆环，再进行后续的热压、增密、热处理及机加工等工序。但圆环预制体热压时，由于内外圆周无约束，热压过程中容易出现塌边；稳定性较差。
4.因此，需要提供一种改进的碳碳复合圆环，以解决上述现存问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术公开了碳碳复合圆环，结构简单，且稳定性能较好。
6.为了达到上述实用新型目的，本技术提供了一种碳碳复合圆环，包括固化层、第一碳纤维层和第二碳纤维层；
7.所述第一碳纤维层和所述第二碳纤维层层叠设置，所述第一碳纤维层和所述第二碳纤维层针刺结合；
8.所述第一碳纤维层和所述第二碳纤维层形成圆环结构；
9.所述固化层至少涂覆在所述圆环结构的外侧面。
10.在一些实施方式中，所述固化层涂覆在所述圆环结构中的所述第一碳纤维层远离所述第二碳纤维层的外表面。
11.在一些实施方式中，所述圆环结构的表面形成有抗氧化涂层。
12.在一些实施方式中，所述第一碳纤维层的纤维长度大于所述第二碳纤维层的纤维长度；
13.所述圆环结构包括多层所述第一碳纤维层和多层所述第二碳纤维层，所述第一碳纤维层与所述第二碳纤维层交替层叠设置。
14.在一些实施方式中，所述碳碳复合圆环的内径为300-1150mm；
15.所述碳碳复合圆环的外径为380-1300mm。
16.在一些实施方式中，所述碳碳复合圆环的体积密度为1.2-1.35g/cm3。
17.在一些实施方式中，所述碳碳复合圆环的抗弯强度为80-100mpa。
18.在一些实施方式中，所述第一碳纤维层和所述第二碳纤维层针刺结合的针刺连接点的密度为35-40刺/cm2。
19.在一些实施方式中，所述碳碳复合圆环的外侧壁上开设有第一环状凹槽；
20.所述第一环状凹槽的开口部与所述碳碳复合圆环的外侧壁形成“凹”字结构或阶梯结构。
21.在一些实施方式中，所述碳碳复合圆环的内侧壁上开设有第二环状凹槽；
22.所述第二环状凹槽的开口部与所述碳碳复合圆环的内侧壁形成“凹”字结构或阶梯结构。
23.实施本技术实施例，具有如下有益效果：
24.本技术公开的碳碳复合圆环，结构简单，且稳定性能较好。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术所述的碳碳复合圆环，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
26.图1为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的端面结构示意图；
27.图2为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图一；
28.图3为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图二；
29.图4为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图三；
30.其中，图中附图标记对应为：1-第一碳纤维层，2-第二碳纤维层，3-固化层，4-圆环结构，401-碳碳复合圆环的外侧壁，402-碳碳复合圆环的内侧壁，5-第一环状凹槽，6-第二环状凹槽。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.如图1-图4所示，本技术提供了一种碳碳复合圆环，包括固化层3、第一碳纤维层1和第二碳纤维层2；
33.所述第一碳纤维层1和所述第二碳纤维层2层叠设置，针刺结合。
34.如图1所示，所述第一碳纤维层1和所述第二碳纤维层2形成圆环结构4。
35.具体的，第二碳纤维层2可以为采用短纤维制成的碳纤维网胎；具体的，短纤维的长度可以为35-70mm。
36.第一碳纤维层1可以为径向采用长碳纤维丝，纬向采用与碳碳复合圆环的高度相等的短碳纤维丝制成的碳纤维平纹布，具体的，第一碳纤维层中径向的纤维长度大于所述第二碳纤维层的纤维长度；具体的，第一碳纤维层中径向的长纤维的长度至少大于碳碳复合圆环内径的3倍长度。
37.具体的，所述第一碳纤维层1与所述第二碳纤维层2的质量分数比为3.5:1-4:1。
38.具体的，采用环向针刺的方式对第一碳纤维层1和第二碳纤维层2进行处理，使得第二碳纤维层2中的短纤维勾至第一碳纤维层1中，进而使得第一碳纤维层1和第二碳纤维
层2结合在一起。
39.在本技术实施例中，圆环结构4包括多层第一碳纤维层1和多层第二碳纤维层2；第一碳纤维层1与第二碳纤维层2交替层叠设置，相对应的，每相邻两层碳纤维层之间均采用针刺方法进行结合。
40.所述固化层3至少涂覆在所述圆环结构4的外侧面。
41.在本技术一些实施例中，固化层3还可以涂覆在圆环结构4两端的端面。
42.在本技术实施例中，固化层3涂覆在圆环结构4中第一碳纤维层1远离第二碳纤维层2的外表面。
43.具体的，固化层3与第一碳纤维层1远离第二碳纤维层2的外表面固定连接；具体的，固化层3可以为胶质层，胶质层可以均匀分布在第一碳纤维层1的外表面上，或从第一碳纤维层1的外表面渗透第一碳纤维层1，进一步的还可以渗透至预第一碳纤维层1相邻的第二碳纤维层2中，此处对渗透深度不进行限定；本技术的碳碳复合圆环结构简单，且稳定性能较好。
44.在本技术一些实施例中，碳碳复合圆环的内径可以为300-1150mm；
45.在本技术另一些实施例中，碳碳复合圆环的内径可以为310-1100mm。
46.可以理解的，碳碳复合圆环的内径可以为上述范围内的各点值，如300，301，302，303，304，30，306，307，308，309，310，...，1145，1146，1147，1148，1149和1150等，在此不做枚举。
47.在本技术一些实施例中，碳碳复合圆环的外径可以为380-1300mm。
48.在本技术另一些实施例中，碳碳复合圆环的外径可以为400-1290mm。
49.可以理解的，碳碳复合圆环的外径可以为上述范围内的各点值，如380，381,382,383，...,1295,1296,1297,1298,1299和1300等，在此不做枚举。
50.在一些实施例中，在碳碳圆环的内径不超过外径的情况下，碳碳圆环的内径根据需求进行扩大。
51.在本技术一些实施例中，碳碳复合圆环的体积密度为1.2-1.35g/cm3。
52.在本技术另一些实施例中，碳碳复合圆环的体积密度为1.2-1.25g/cm3。
53.可以理解的，碳碳复合圆环的体积密度可以为1.2，1.21，1.22，1.23，1.24，1.25，...，1.33,1.34和1.35等，在此不做枚举。
54.在本技术实施例中，碳碳复合圆环的抗弯强度为80-100mpa。
55.在本技术一些优选的实施例中，碳碳复合圆环的抗弯强度可以为90mpa。
56.在本技术实施例中，第一碳纤维层1和所述第二碳纤维层2针刺结合时，针刺连接点的密度为35-40刺/cm2。
57.在一些实施例中，如图2，其所示为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图一，具体的，该图中碳碳复合圆环的外侧壁401和内侧壁均为平滑过渡面；具体的，可以是固化层3远离环状结构的外侧壁为平滑过渡面；相对应的，碳碳复合圆环可以为圆柱形。
58.在另一些实施例中，碳碳复合圆环的外侧壁401上开设有第一环状凹槽5；所述第一环状凹槽5的开口部与所述碳碳复合圆环的外侧壁401形成“凹”字结构或阶梯结构；相对应的，第一环状凹槽5的开口部至槽底面的高度小于碳碳复合圆环的侧壁的厚度。
59.具体的，碳碳复合圆环的内侧壁402为平滑过渡面，碳碳复合圆环的外侧壁401上开设有第一环状凹槽5；第一环状凹槽5的开口部碳碳复合圆环的外侧壁401形成阶梯结构；进一步的，第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401的下端面和/或上端面形成阶梯结构，或者第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401形成对称或不对称的“凹”字结构。
60.示例性的，如图3，其所示为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图二；该图中第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401的下端面形成阶梯结构。
61.在另一些实施例中，所述碳碳复合圆环的内侧壁402上开设有第二环状凹槽6；所述第二环状凹槽6的开口部与所述碳碳复合圆环的内侧壁402形成“凹”字结构或阶梯结构；相对应的，第二环状凹槽6的开口部至槽底面的高度小于碳碳复合圆环的侧壁的厚度。
62.具体的，碳碳复合圆环的外侧壁401为平滑过渡面，碳碳复合圆环的内侧壁402上开设有第二环状凹槽6；第二环状凹槽6的开口部碳碳复合圆环的内侧壁402形成阶梯结构或“凹”字结构；进一步的，第二环状凹槽6与碳碳复合圆环的内侧壁402的下端面和/或上端面形成阶梯结构；或者第二环状凹槽6与碳碳复合圆环的内侧壁402形成对称或不对称的“凹”字结构。
63.在另一些实施例中，碳碳复合圆环的外侧壁401上开设有第一环状凹槽5；所述第一环状凹槽5的开口部与所述碳碳复合圆环的外侧壁401形成“凹”字结构或阶梯结构；且同时所述碳碳复合圆环的内侧壁402上开设有第二环状凹槽6；所述第二环状凹槽6的开口部与所述碳碳复合圆环的内侧壁402形成“凹”字结构或阶梯结构；相对应的，第一环状凹槽5的开口部至槽底面的高度小于碳碳复合圆环的侧壁的厚度；第二环状凹槽6的开口部至槽底面的高度小于碳碳复合圆环的侧壁的厚度。
64.具体的，碳碳复合圆环的外侧壁401上开设有第一环状凹槽5；碳碳复合圆环的内侧壁402上开设有第二环状凹槽6，第一环状凹槽5的开口部碳碳复合圆环的外侧壁401形成阶梯结构或凹”字结构；且同时第二环状凹槽6的开口部碳碳复合圆环的内侧壁402形成阶梯结构或“凹”字结构。
65.进一步的，第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401的下端面和/或上端面形成阶梯结构；或者第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401形成对称或不对称的“凹”字结构。且同时第二环状凹槽6与碳碳复合圆环的内侧壁402的下端面和/或上端面形成阶梯结构；或者第二环状凹槽6与碳碳复合圆环的内侧壁402形成对称或不对称的“凹”字结构。
66.示例性的，如图4，其所示为本技术实施例提供的一种碳碳复合圆环的剖面结构示意图三；该图中第一环状凹槽5与碳碳复合圆环的外侧壁401的下端面形成阶梯结构，第二环状凹槽6与碳碳复合圆环的内侧壁402的上端面形成阶梯结构。
67.在本技术实施例中，所述圆环结构4的表面形成有抗氧化涂层，以增加碳碳复合圆环的抗氧化能力，提高使用寿命。
68.具体的，可以通过在圆环结构4的表面进行热解处理的方式，使得抗氧化涂层形成在圆环结构4的外侧面。
69.具体的，抗氧化涂层可以为碳化硅涂层。
70.具体的，抗氧化涂层可以形成在固化层3远离第一碳纤维层1的外表面上、圆环结构4的圆环内侧壁上以及圆环结构4两端的端面上。
71.相较于传统的碳碳平板生产的碳碳复合圆环，本技术中碳碳复合圆环的稳定性更
好。
72.以上所揭露的仅为本技术一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本技术之权利范围，因此依本技术权利要求所作的等同变化，仍属本技术所涵盖的范围。