本發(fā)明涉及pecvd承載框，尤其涉及一種碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框及其自動(dòng)化成型的制備方法。

背景技術(shù)：

1、在單晶/多晶硅電池生產(chǎn)過程中，為了減少光的反射，必須要在硅片上鍍膜。目前應(yīng)用較多的氮化硅薄膜工藝是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)工藝。pecvd舟是鍍膜生產(chǎn)時(shí)硅片的載體，鑒于pecvd復(fù)雜的工藝環(huán)境，一般采用的pecvd舟或舟板主要是由石墨制成。但石墨舟操作難度大，強(qiáng)度低，導(dǎo)致使用更換頻率高，成本高，所以目前開始采用碳碳復(fù)合材料作為pecvd承載框。由于碳碳復(fù)合材料強(qiáng)度高，不易受破壞，力學(xué)性能十分優(yōu)異，更換頻率低，使用周期長(zhǎng)，因而得到大范圍應(yīng)用推廣。

2、但是目前碳碳復(fù)合材料的生產(chǎn)基本上是處于手工操作階段，生產(chǎn)效率很低，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，特別是預(yù)制體制造環(huán)節(jié)，所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，而且自動(dòng)化率很低，幾乎沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。比如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201811527766.x的中國發(fā)明專利《一種先驅(qū)體浸漬/裂解法制備碳/碳復(fù)合材料pecvd舟的制備工藝》提出了一種先驅(qū)體浸漬/裂解法制備碳/碳復(fù)合材料pecvd舟的工藝，將聚丙烯氰碳布與無緯布按照質(zhì)量比進(jìn)行鋪層，然后進(jìn)行z向穿刺，制得預(yù)制體板，然后預(yù)制體板進(jìn)行石墨化處理，通過樹脂裂解及增密，從而得到碳/碳復(fù)合材料pecvd舟。此發(fā)明的預(yù)制體制備過程中需要鋪層，鋪層是手工完成，效率比較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框及其自動(dòng)化成型的制備方法。本發(fā)明采用四步法三維編織技術(shù)制備預(yù)制體，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化成型，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并且所得pecvd承載框能夠保持碳碳復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異，使用周期長(zhǎng)，更換頻率低的優(yōu)點(diǎn)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、一種碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框自動(dòng)化成型的制備方法，包括以下步驟：

4、將碳絲進(jìn)行四步法三維矩形編織，得到三維編織預(yù)制體；

5、將所述三維編織預(yù)制體進(jìn)行樹脂膜溶滲成型，得到板坯；

6、將所述板坯進(jìn)行碳化，得到碳化板坯；

7、將所述碳化板坯進(jìn)行化學(xué)氣相沉積增密，得到碳碳板坯；

8、將所述碳碳板坯進(jìn)行機(jī)加工，得到碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框。

9、優(yōu)選的，所述四步法三維矩形編織的第一步為列運(yùn)動(dòng)，相鄰列上的碳絲在攜紗器的作用下沿相反方向運(yùn)動(dòng)；第二步為行運(yùn)動(dòng)，相鄰行上的碳絲在攜紗器的作用下沿相反方向運(yùn)動(dòng)；第三步為列運(yùn)動(dòng)，碳絲的運(yùn)動(dòng)方向和第一步相反；第四步為行運(yùn)動(dòng)，碳絲的運(yùn)動(dòng)方向和第二步相反。

10、優(yōu)選的，所述四步法三維矩形編織中，四步法三維矩形編織中，幅寬方向的攜紗器的數(shù)量為4～2000，厚度方向的攜紗器數(shù)量為3～100。

11、優(yōu)選的，所述三維編織預(yù)制體的密度為0.5～0.8g/cm3。

12、優(yōu)選的，所述樹脂膜溶滲成型采用的樹脂膜包括酚醛樹脂膜、呋喃樹脂膜和苯并噁嗪樹脂膜中的一種或多種。

13、優(yōu)選的，所述樹脂膜溶滲成型包括：依次將樹脂膜、三維編織預(yù)制體、多孔板、透膠布和尼龍薄膜鋪放到基盤表面，然后采用真空袋封裝，之后抽真空，形成組合體；將所述組合體在烘箱中加熱，使樹脂膜溶滲到三維編織預(yù)制體中并固化。

14、優(yōu)選的，所述加熱包括依次進(jìn)行的第一階段～第六階段，其中第一階段為升溫階段，由室溫升溫至120～130℃，升溫時(shí)間為65～75min，第二階段為保溫階段，保溫溫度為120～130℃，保溫時(shí)間為25～30min，第三階段為升溫階段，由第二階段的保溫溫度升溫至150～160℃，升溫時(shí)間為60～70min，第四階段為保溫階段，保溫溫度為150～160℃，保溫時(shí)間為50～60min，第五階段為升溫階段，由第四階段的保溫溫度升溫至180～185℃，升溫時(shí)間為40～50min，第六階段為保溫階段，保溫溫度為180～185℃，保溫時(shí)間為100～120min。

15、優(yōu)選的，所述碳化的溫度為950～1100℃，保溫時(shí)間為1～3h，升溫至所述碳化的溫度的升溫速率為10～100℃/h。

16、優(yōu)選的，所述化學(xué)氣相沉積增密使用的碳源氣體為丙烯；所述丙烯的流量為4～18m3/h；所述化學(xué)氣相沉積增密的溫度為900～1400℃，時(shí)間為150～280h，壓力為4～12kpa，升溫至所述化學(xué)氣相沉積增密的溫度的速率為35～70℃/h；所述碳碳板坯的密度為1.5～1.6g/cm3。

17、本發(fā)明還提供了上述方案所述制備方法制備的碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框。

18、本發(fā)明提供了一種碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框自動(dòng)化成型的制備方法，包括以下步驟：將碳絲進(jìn)行四步法三維矩形編織，得到三維編織預(yù)制體；將所述預(yù)制體進(jìn)行樹脂膜溶滲成型，得到板坯；將所述板坯進(jìn)行碳化，得到碳化板坯；將所述碳化板坯進(jìn)行化學(xué)氣相沉積增密，得到碳碳板坯；將所述碳碳板坯進(jìn)行機(jī)加工，得到碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框。三維編織復(fù)合材料是一種整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，它不但克服了傳統(tǒng)的層板復(fù)合材料分層、開裂敏感和損傷擴(kuò)展快，厚度方向強(qiáng)度低，抗沖擊損傷性能差等缺點(diǎn)，而且擁有良好的可設(shè)計(jì)性、可制作整體異型制件等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明利用四步法三維矩形編織技術(shù)進(jìn)行預(yù)制體的自動(dòng)化成型，一方面能保持碳碳復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，比如強(qiáng)度高，不易受破壞，力學(xué)性能優(yōu)異，更換頻率低，使用周期長(zhǎng)等，另外更重要的是使碳碳復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，能有效提高載框的生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

19、進(jìn)一步的，現(xiàn)有技術(shù)中的四步法三維編織技術(shù)通常用于生產(chǎn)小幅寬的產(chǎn)品，本發(fā)明通過增加攜紗器的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了其在pecvd承載框中的應(yīng)用。

20、并且，本發(fā)明采用樹脂膜溶滲成型進(jìn)行樹脂的浸漬和固化，能有效降低能耗，相對(duì)于用大尺寸的平板壓機(jī)固化而言，進(jìn)一步降低了成本。

21、本發(fā)明還提供了上述方案所述制備方法制備得到的碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框，和普通的碳碳承載框相比，本發(fā)明制備的pecvd承載框密度更低，且力學(xué)性能更加優(yōu)異。

技術(shù)特征：

1.一種碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框自動(dòng)化成型的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述四步法三維矩形編織的第一步為列運(yùn)動(dòng)，相鄰列上的碳絲在攜紗器的作用下沿相反方向運(yùn)動(dòng)；第二步為行運(yùn)動(dòng)，相鄰行上的碳絲在攜紗器的作用下沿相反方向運(yùn)動(dòng)；第三步為列運(yùn)動(dòng)，碳絲的運(yùn)動(dòng)方向和第一步相反；第四步為行運(yùn)動(dòng)，碳絲的運(yùn)動(dòng)方向和第二步相反。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述四步法三維矩形編織中，幅寬方向的攜紗器的數(shù)量為4～2000，厚度方向的攜紗器數(shù)量為3～100。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述三維編織預(yù)制體的密度為0.5～0.8g/cm3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述樹脂膜溶滲成型采用的樹脂膜包括酚醛樹脂膜、呋喃樹脂膜和苯并噁嗪樹脂膜中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述樹脂膜溶滲成型包括：依次將樹脂膜、三維編織預(yù)制體、多孔板、透膠布和尼龍薄膜鋪放到基盤表面，然后采用真空袋封裝，之后抽真空，形成組合體；將所述組合體在烘箱中加熱，使樹脂膜溶滲到三維編織預(yù)制體中并固化。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述加熱包括依次進(jìn)行的第一階段～第六階段，其中第一階段為升溫階段，由室溫升溫至120～130℃，升溫時(shí)間為65～75min，第二階段為保溫階段，保溫溫度為120～130℃，保溫時(shí)間為25～30min，第三階段為升溫階段，由第二階段的保溫溫度升溫至150～160℃，升溫時(shí)間為60～70min，第四階段為保溫階段，保溫溫度為150～160℃，保溫時(shí)間為50～60min，第五階段為升溫階段，由第四階段的保溫溫度升溫至180～185℃，升溫時(shí)間為40～50min，第六階段為保溫階段，保溫溫度為180～185℃，保溫時(shí)間為100～120min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化的溫度為950～1100℃，保溫時(shí)間為1～3h，升溫至所述碳化的溫度的升溫速率為10～100℃/h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積增密使用的碳源氣體為丙烯；所述丙烯的流量為4～18m3/h；所述化學(xué)氣相沉積增密的溫度為900～1400℃，時(shí)間為150～280h，壓力為4～12kpa，升溫至所述化學(xué)氣相沉積增密的溫度的速率為35～70℃/h；所述碳碳板坯的密度為1.5～1.6g/cm3。

10.權(quán)利要求1～9任意一項(xiàng)所述制備方法制備的碳碳三維編織復(fù)合材料pecvd承載框。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及PECVD承載框技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種碳碳三維編織復(fù)合材料PECVD承載框及其自動(dòng)化成型的制備方法。本發(fā)明將碳絲進(jìn)行四步法三維矩形編織，得到三維編織預(yù)制體；將所述預(yù)制體進(jìn)行樹脂膜溶滲成型，得到板坯；將板坯依次進(jìn)行碳化、化學(xué)氣相沉積增密和機(jī)加工，得到碳碳三維編織復(fù)合材料PECVD承載框。本發(fā)明通過四步法三維編織技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)制體的自動(dòng)化成型，既能提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，另外采用RFI工藝，能有效降低能耗，降低成本。同時(shí)，本發(fā)明制備的PECVD承載框密度低，力學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)研發(fā)人員：趙強(qiáng),賈林濤,孫祝林,蔣婕,譚拱峰,韋慶朕,俞雄俊,池澤敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海康碳復(fù)合材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/23