CN106191808B - 一种化学气相沉积反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种化学气相沉积反应器，包括反应器壳体和反应器壳体内部的内胆，所述内胆和壳体之间设有加热装置，反应器壳体的底部为底盘，底盘上设有支架，支架上设有托架，反应器壳体的底部设有进气装置，反应器壳体的顶部设有排气装置。所述加热装置和反应器壳体之间设有隔热部件。所述底盘中部设有转动盘，转动盘上端连接到支架，转动盘下端连接转动部件。所述进气装置包括设置在底盘上的反应气体进口和稀释气体进口。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料制备领域，特别是一种化学气相沉积反应器。
背景技术
在石墨件表面沉积碳化硅，通常采用甲基三氯硅烷为前驱体，发生化学气相沉积反应后得到碳化硅涂层，副产HCl气体。在某些特定的应用中，要求碳化硅涂层结合致密，可以阻止石墨件的部分杂质进入反应系统；另外，还要求碳化硅涂层结合紧密，耐磨性能好。例如，制备颗粒硅的流化床反应器通常具用石墨内衬，且在石墨内衬表面涂覆碳化硅涂层。这就要求采用一种特制的化学气相沉积反应器，能够提供苛刻的环境条件，沉积出高质量的碳化硅涂层。但现有技术中，这种工业化大规模沉积碳化硅涂层的反应装置鲜有报道。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种化学气相沉积反应器。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种化学气相沉积反应器，包括反应器壳体和反应器壳体内部的内胆，所述内胆和壳体之间设有加热装置，反应器壳体的底部为底盘，底盘上设有支架，支架上设有托架，反应器壳体的底部设有进气装置，反应器壳体的顶部设有排气装置。
本发明中，所述加热装置和反应器壳体之间设有隔热部件。
本发明中，所述底盘中部设有转动盘，转动盘上端连接到支架，转动盘下端连接转动部件。
本发明中，所述进气装置包括设置在底盘上的反应气体进口和稀释气体进口。
本发明中，所述进气装置为底部气体分布器。
本发明中，所述排气装置为设置在反应器壳体顶部的尾气出口。
本发明中，所述排气装置为顶部气体分布器，避免气相空间气流在反应器的顶部聚合，有助于形成更加均匀的流场和温场。
本发明中，所述隔热部件为石墨板拼接而成的隔热层，隔绝反应器的热量，避免了热量损失。
本发明中，所述转动部件通过骨架油封进行密封。
有益效果：本装置反应管内壁具有隔热部件，且隔热部件由石墨构成，有效隔绝反应器的热量，避免了热量损失。
底盘的中心部分设有转动盘，转动盘下方连接转动部件，带动转动盘上的支架转动，从而使得沉积基体在更加均匀的气相空间中发生沉积，得到的碳化硅涂层更加均匀。
反应器顶部具有分布器，可引导气体分散导出反应器，从而避免气相空间气流在反应器的顶部聚合，有助于形成更加均匀的流场和温场，从而有助于沉积出均匀的碳化硅涂层。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本装置的结构示意图；
图2是底盘气体分布器示意图；
图3是支架示意图；
图4是托架示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
如图1，包括封头1、直管段2、底盘3、尾气出口4、反应器壳体5、隔热部件6、加热装置7、反应气体进口8、稀释气体进口9、支架10、托架11、内胆12、底部气体分布器13、顶部气体分布器14和转动部件15，底盘3、反应直管段2和封头1两两通过法兰密封连接，构成密闭的反应空间，其中反应器内部具有加热装置7，为化学气相沉积反应提供热量；直管段2内壁具有隔热部件6，所述隔热部件6位于加热装置7和反应器壳体之间，隔热部件由石墨板拼接而成，拼接成一层隔热层紧贴直管段内壁。所述石墨隔热部件具有一定的厚度，例如至少10cm厚度，再例如12cm、14cm、15cm、17cm，但不限于此。本领域技术人员可以理解的是，当石墨厚度越厚时，绝热效果越好，但无疑会占据反应器更多的内部空间，浪费反应器的反应空间。利用石墨材质的绝热特性，使得气相空间高于1000℃时，经过石墨隔热部件的作用，反应器壳体外表面温度降低至仅20-30℃，有效隔绝反应器的热量，避免了热量损失。而不采用所述石墨隔热部件时，所述反应器壳体外表面温度至少达150℃以上。底盘3上设有进气装置，可以是反应气体进口8和稀释气体进口9，也可以是底部气体分布器13。底盘上还固定有支架10，支架上固定有托架11，用于放置需要沉积碳化硅的石墨部件。内胆12可以是石墨材质制备的内胆，具体为很薄的一层石墨套筒，可有效阻止碳化硅在加热装置上沉积，避免加热装置结垢损坏。
如图2，底盘3设有一圈底部气体分布器13。按圆周分布均匀设有6个进气孔，本实施例进气孔设置6个，实际应用中进气孔的数量不限于此，例如可以是8个、9个、12个、16个或更多。
如图3和图4，石墨支架和托架为镂空结构，具体的为，石墨支架侧壁均匀分布若干个孔16，有利于气体分布均匀，特别是支架和托架围成的内部空间也均匀分布有反应气体，保证石墨件表面均匀沉积一层碳化硅涂层。
优选地，所述底盘3中部设有转动盘，转动盘上端连接到支架10，转动盘下端连接转动部件15，底盘3的中心也设有进气孔。转动部件15的下方通过发动机带动传动部件实现转动部件转动，例如通过齿轮啮合的方式传动，带动底盘中心部分转动。转动部分通过骨架油封进行密封。转动部件15通过转动盘带动底盘上的支架转动，从而使得沉积基体在更加均匀的气相空间中发生沉积，得到的碳化硅涂层更加均匀。
优选地，反应器顶部有顶部气体分布器14，可引导气体分散导出反应器，从而避免气相空间气流在反应器的顶部聚合，有助于形成更加均匀的流场和温场，从而有助于沉积出均匀的碳化硅涂层。
将反应直管段2和封头1通过法兰密封连接形成的鈡罩罩在底盘3上，并通过法兰密封连接形成密闭反应器，法兰通过螺栓固定紧密连接，法兰连接处设置密封圈进行密封，若需加料(放置沉积基体)，则需要拆开法兰，提起该钟罩，进行加料，本装置在使用时，将洁净的石墨部件放置到化学气相沉积反应器内的托架11上，抽真空至反应条件，通过加热装置加热升温至反应温度，从底部的进气装置通入反应气体开始发生化学气相沉积反应，沉积一段时间后，得到目标厚度的碳化硅涂层，按预定温度梯度降温，通入氮气置换，冷却至室温后得到带有碳化硅涂层的石墨复合材料。
本发明提供了一种化学气相沉积反应器，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (1)
1.一种化学气相沉积反应器，其特征在于，包括反应器壳体(5)和反应器壳体(5)内部的内胆(12)，所述内胆和反应器壳体(5)之间设有加热装置(7)，反应器壳体(5)的底部为底盘(3)，底盘(3)上设有支架(10)，支架(10)上设有托架(11)，反应器壳体(5)的底部设有进气装置，反应器壳体(5)的顶部设有排气装置；
支架(10)和托架(11)为镂空结构，石墨支架侧壁均匀分布若干个孔(16)；
所述加热装置(7)和反应器壳体(5)之间设有隔热部件(6)；
所述底盘(3)中部设有转动盘，转动盘上端连接到支架(10)，转动盘下端连接转动部件(15)；
所述进气装置包括设置在底盘上的反应气体进口(8)和稀释气体进口(9)；
所述进气装置包括底部气体分布器(13)；
所述排气装置为设置在反应器壳体(5)顶部的尾气出口(4)；
所述排气装置包括顶部气体分布器(14)；
所述隔热部件(6)为石墨板拼接而成的隔热层；
所述转动部件(15)通过骨架油封进行密封。
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