碳化硅炉管及其制备方法与流程

本发明涉及碳化硅炉管的，具体涉及一种碳化硅炉管的制备方法以及一种碳化硅炉管。

背景技术：

1、如今半导体材料发展到以碳化硅为代表具有宽禁带宽度、高热导率、饱和漂移速度大的第三代半导体。硅和石英材质器件在高于1100℃环境下长时间使用后易软化、寿命较短；而碳化硅材质可以应对1300℃以上的高温环境并长时间作为坯体保证较好的力学性能。因此，氧化炉、扩散炉、退火炉等设备内消耗品正在从硅材质、石英材质转变为碳化硅材质。

2、但是当炉管的长径比＞3，壁厚与直径比值＜0.02时，管状产品成型良率不足7%，且存在烧结变形易导致圆度超出公差，宏观上呈椭圆状。并且由于碳化硅高硬度与高脆性的特点，大尺寸产品极难进行后续的机械加工修复此变形。大尺寸盲孔管状器件空心注浆成型、高压注浆良率低，挤出成型无法制造盲孔管，压力成型无法生产此大型薄壁产品；而若留有加工余量烧结出产品，需要大型加工设备耗时数月加工且良率极低。使用超大型等静压机制造此类炉管，也存在变形量大、良率低等问题。因此，急需研发一种能够高效、高良率生产碳化硅炉管的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种碳化硅炉管的制备方法，该方法能够高效制备碳化硅炉管，而且良率高，能够用于制备大尺寸的薄壁碳化硅炉管，并解决了难成型以及烧结变形等问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种碳化硅炉管的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、s1：对碳化硅浆料进行成型处理，得到多个能够拼接得到炉管的坯体；

4、s2：对多个所述坯体分别进行第一渗硅处理，得到多个预制体；

5、s3：使用复合浆料连接多个预制体，得到粘结体；

6、s4：对所述粘结体进行第二渗硅处理，得到碳化硅炉管；

7、所述复合浆料包含第二碳化硅粉、第二碳粉和第二酚醛树脂，且所述复合浆料中，第二碳化硅粉、第二碳粉和第二酚醛树脂的重量比为80-90：6-11：7-16；

8、所述第二酚醛树脂包含重量比为3-7：7-3的2124型酚醛树脂和2127型酚醛树脂；

9、所述碳化硅浆料包含第一碳化硅粉、第一碳粉和第一酚醛树脂；

10、其中，所述第一酚醛树脂包含重量比为3-7：7-3的2124型酚醛树脂和2127型酚醛树脂；

11、所述碳化硅浆料中，第一碳化硅粉、第一碳粉和第一酚醛树脂的重量比为80-90：6-11：7-16。

12、本发明第二方面提供了一种碳化硅炉管，所述碳化硅炉管由如上所述的方法制备得到。

13、本发明采用上述技术方案具有以下有益效果：

14、（1）本发明提供的方法能够用于制备大尺寸薄壁的碳化硅炉管，该碳化硅炉管的长度能够达到1m以上，直径可达250mm以上，同时壁厚为6mm以下，制备得到的碳化硅炉管良率高，且具有较好的力学性能，解决了难成型以及烧结易变形等问题。

15、（2）本发明提供的方法操作简单，生产效率高，几乎不需要机械加工，而且成本低廉，适用于大规模生产。

16、在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本文中，在没有特别说明的情况下，数据范围均包括端点。

技术特征：

1.一种碳化硅炉管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合浆料中，第二碳化硅粉、第二碳粉和第二酚醛树脂的重量比为82-89：7-10：8-15。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化硅浆料中，第一碳化硅粉、第一碳粉和第一酚醛树脂的重量比为82-89：7-10：8-15。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，第一碳粉和第二碳粉各自独立地选自石墨烯粉、碳纤维粉、炭黑粉和石墨粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个能够拼接得到炉管的坯体中每个坯体的长径比各自独立地为1-18；和/或

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中，第一渗硅处理的方法包括：在硅的存在下，对多个所述坯体分别进行第一真空烧结，得到多个预制体；和/或

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一真空烧结的条件包括：温度为1550℃-1700℃，时间为100min-150min；和/或

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，s4中，在对所述粘结体进行第二渗硅处理后，对第二渗硅处理后的物件的表面分别进行第二喷砂和第二清洗处理。

9.一种碳化硅炉管，其特征在于，所述碳化硅炉管由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的碳化硅炉管，其特征在于，所述碳化硅炉管的尺寸为：长度为1m以上，直径为250mm以上，壁厚为6mm以下。

技术总结本发明涉及碳化硅炉管领域，提供了碳化硅炉管及其制备方法，该方法包括以下步骤：对碳化硅浆料进行成型处理，得到多个能够拼接得到炉管的坯体；对多个坯体分别进行第一渗硅处理，得到多个预制体；使用复合浆料连接多个预制体，得到粘结体；对粘结体进行第二渗硅处理，得到碳化硅炉管。本发明提供的方法能够高效制备碳化硅炉管，良率高，且炉管抗弯强度大，能够用于制备大尺寸的薄壁碳化硅炉管，并解决了难成型以及烧结变形等问题。技术研发人员：廖家豪,景钰龙,窦坤鹏,柴攀,万强受保护的技术使用者：湖南德智新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29