CN111320492B - 一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置 - Google Patents

一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无机非金属材料制备技术领域，具体涉及一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置。该装置包括壳体、底盘和封盖；所述壳体为圆柱体或多面体；所述壳体包括外壳和内壳，以及设置于内壳和外壳之间的加热装置；所述底盘设置于所述壳体的下底面，所述底盘与壳体密封连接；所述封盖设置于所述壳体的上底面，所述封盖与壳体之间为活动连接；所述底盘上设有若干个进气装置，所述封盖上设有若干个排气装置。本发明解决了当沉积碳化硅的装置内需完成多个产品的碳化硅涂层沉积工作，且各产品的技术要求均不相同的问题。本发明通过设置可调整通入喷嘴的进气量和反应气种类，使沉积在待沉积耐火材料表面的碳化硅涂层可根据不同要求进行调整。

Description

一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置
技术领域
本发明涉及无机非金属材料制备技术领域，具体涉及一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置。
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。
在实际操作过程中会出现一个生产周期内，装置内需完成多个产品的碳化硅涂层沉积工作，且各产品的技术要求(例如碳化硅涂层厚度，均匀性等)均不相同，因此如何在一个生产周期内完成上述全部要求一直是业内的技术难题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，该装置用于将耐火材料，通过化学气相沉积反应以甲基三氯硅烷(或二氯二氢硅等硅烷气)为前驱体在耐火材料表面沉积碳化硅涂层。
耐火材料表面沉积碳化硅的装置包括壳体、底盘和封盖；所述壳体为圆柱体或多面体；所述壳体包括外壳和内壳，以及设置于内壳和外壳之间的加热装置；所述底盘设置于所述壳体的下底面，所述底盘与壳体密封连接；所述封盖设置于所述壳体的上底面，所述封盖与壳体之间为活动连接；所述底盘上设有至少两个进气装置，所述封盖上设有若干个排气装置；
所述进气装置包括进气管道和连接在所述进气管道上的喷嘴；所述喷嘴上方还对应设置有石墨罩；所述石墨罩内设置有承载装置，所述承载装置用于放置待沉积的耐火材料；所述进气装置上设置有可以控制气体流量的气阀。
优选地，所述内壳为导热性能良好的材料制备而成，所述外壳为隔热性能良好的材料制备而成。
优选地，所述外壳和所述加热装置之间还设有的隔热装置。
优选地，所述隔热装置为石墨硬毡或石墨软毡。
优选地，所述气体包括氮气、氢气、氩气、甲基三氯硅烷和其他硅烷类气体中的一种或多种。
优选地，所述进气管道包括一个横穿所述底盘的总管道，所述总管道穿过底盘的上端连接有若干个分管道，所述总管道穿过底盘的下端连接有进气罐；每个所述分管道上均设置有喷嘴。
优选地，所述进气罐有一个或多个；所述进气罐与所述总管道通过法兰连接，所述进气罐上还设置有进气阀门。
优选地，所述气阀包括总气阀和分气阀；所述总气阀设置在总管道上，所述总气阀用于控制总管道气体的流量；所述分气阀设置在分管道上，所述分气阀用于控制每个分管道气体的流量。
优选地，所述承载装置为透气的网状结构，具备气体分布器的作用。
优选地，所述底盘的中心位置设置有贯穿至空腔内的固定柱，所述空腔由所述内壳围成，所述固定柱顶端设置有凹槽；所述凹槽内部放置有凸起块，所述凸起块通过连接件与所述石墨罩固接。
优选地，所述连接件为圆盘，所述石墨罩沿圆盘环向分布；所述连接件与壳体之间还留有空隙。
优选地，所述石墨罩的形状为没有底面且中空的圆柱体或多面体。
优选地，所述耐火材料表面沉积碳化硅的装置还设有至少一个真空压力表、至少一个热电偶，用于监测装置内的压力和温度。
优选地，所述耐火材料在放入所述装置沉积之前需要经过预处理；所述预处理是在高纯水环境下经过超声清洗，再进行干燥处理。
本发明的有益效果为：
本发明通过设置可调整通入喷嘴的进气量和反应气种类，使沉积在待沉积耐火材料表面的碳化硅涂层可根据不同要求进行调整。另外，进气管道分为总管道和分管道，总管道有一个，总管道上设置有总气阀，总气阀用于控制总气体的流量；分管道有多个，分管道上设置有分气阀，分气阀用于控制每个喷嘴的气体流量，从而能够方便每个分管道可以设置气体的不同沉积程度。此外，本发明还设置有凸起块用于连接各个石墨罩，方便石墨罩的放置与取出。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置的截面图；
图2是本发明进气装置和石墨罩的界面示意图；
图3是本发明连接件的截面示意图。
附图标记：壳体1、底盘2、封盖3、进气管道4、喷嘴5、总气阀6、分气阀7、石墨罩8、连接件9、外壳11、内壳12、加热装置13、进气装置21、固定柱22、凹槽23、凸起块24、排气装置31、总管道41、分管道42、承载装置81。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例
一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，该装置用于将耐火材料通过化学气相沉积反应以甲基三氯硅烷(或二氯二氢硅等硅烷气)为前驱体在耐火材料表面沉积碳化硅涂层。
所述耐火材料在放入所述装置沉积之前需要经过预处理；所述预处理是在高纯水环境下经过超声清洗，再进行干燥处理。其中，耐火材料在高纯水环境下经过超声清洗，是为了除去耐火材料表面附着的颗粒物杂质。
由图1～图3所示，耐火材料表面沉积碳化硅的装置包括壳体1、底盘2和封盖3；所述壳体1为圆柱体或多面体；所述壳体1包括外壳11和内壳12，以及设置于内壳12和外壳11之间的加热装置13；其中，所述内壳12为导热性能良好的材料制备而成，所述外壳11为隔热性能良好的材料制备而成；所述底盘2设置于壳体1的下底面，所述底盘2与壳体1密封连接；所述封盖3设置于壳体1的上底面，所述封盖3与壳体1之间为活动连接，即螺纹连接或扣接；所述底盘2上设有至少两个进气装置21，所述封盖3上设有若干个排气装置31；所述进气装置21上设置有可以控制气体流量的气阀。
在一种实施方式中，所述外壳11和所述加热装置13之间还设有的隔热装置；所述隔热装置为石墨硬毡或石墨软毡。
设置多个进气装置21是为了在需要使用不同气体进行沉积时，不用使用多个沉积装置，而直接在同一沉积装置不同的进气装置21中通入不同类型或不同比例的气体即可进行不同气体的沉积。
所述进气装置21包括进气管道4和连接在所述进气管道4上的喷嘴5；所述进气管道4与喷嘴5可以是焊接或螺纹连接。所述进气管道4用于将气体传送至所述喷嘴5处，由所述喷嘴5处向外喷出。
所述气体包括氮气、氢气、氩气、甲基三氯硅烷和其他硅烷类气体中的一种或多种。
所述进气管道4包括一个横穿所述底盘2的总管道41，所述总管道41穿过底盘2的上端连接有若干个分管道42，所述总管道41穿过底盘2的下端连接有进气罐；每个所述分管道42上均设置有喷嘴5。
所述气阀包括总气阀6和分气阀7；所述总气阀6设置在总管道41上，所述总气阀6用于控制总气体的流量；所述分气阀7设置在分管道42上，所述分气阀7用于控制每个分管道42气体的流量。这样设置不仅能够控制总气体的流量，也能够控制每个分管道42中气体的流量，从而方便每个分管道42可以设置气体的不同沉积程度。
此外，每个所述喷嘴5上方还对应设置有石墨罩8；所述石墨罩8内设置有承载装置81，所述承载装置81为透气的网状结构，具备气体分布器的作用。其中，石墨罩8的设置是为了保护待沉积的耐火材料在沉积时不被外界干扰；所述承载装置81用于放置待沉积的耐火材料，承载装置81设置为网状结构将为了能够更大程度的透气，从而使气体均匀地沉积于耐火材料上。
所述底盘2的中心位置设置有贯穿至空腔内的固定柱22，所述空腔由所述内壳12围成，所述固定柱22顶端设置有凹槽23；所述凹槽23内部放置有凸起块24，所述凸起块24通过连接件9与所述石墨罩8固接。
其中，所述凸起块24与所述凹槽23为活动连接；在需要沉积时，将待沉积的耐火材料放置于石墨罩8中，然后将石墨罩8对准相应的喷嘴5，最后将带有石墨罩8的凸起块24放置于凹槽23中即可。
所述连接件9为圆盘，所述石墨罩8沿圆盘环向分布；所述连接件9与壳体1之间留有空隙，留有的空隙是为了让多余的气体排出，且能够避免与壳体1产生磨损。
所述石墨罩8的形状为没有底面且中空的圆柱体或多面体。
在沉积结束后需要取出耐火材料时，只需要取出所述凸起块24，即可带动所述连接件9以及所述石墨罩8取出。
所述耐火材料表面沉积碳化硅的装置还设有至少一个真空压力表、至少一个热电偶，用于监测装置内的压力和温度。
本发明通过设置可调整通入喷嘴5的进气量和反应气种类，使沉积在待沉积耐火材料表面的碳化硅涂层可根据不同要求进行调整。另外，进气管道4分为总管道41和分管道42，总管道41有一个，总管道41上设置有总气阀6，总气阀6用于控制总气体的流量；分管道42有多个，分管道42上设置有分气阀7，分气阀7用于控制每个喷嘴5的气体流量，从而能够方便每个分管道42可以设置气体的不同沉积程度。此外，本发明还设置有凸起块24用于连接各个石墨罩8，方便石墨罩8的放置与取出。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，其特征在于，该装置包括壳体、底盘和封盖；所述壳体包括外壳和内壳，以及设置于内壳和外壳之间的加热装置；所述底盘设置于所述壳体的下底面，所述底盘与壳体密封连接；所述封盖设置于所述壳体的上底面，所述封盖与壳体之间为活动连接；所述底盘上设有至少两个进气装置，所述封盖上设有若干个排气装置；
所述进气装置包括进气管道和连接在所述进气管道上的喷嘴；所述喷嘴上方还对应设置有石墨罩；所述石墨罩内设置有承载装置，所述承载装置用于放置待沉积的耐火材料；所述进气装置上设置有可以控制气体流量的气阀；
所述进气管道包括一个横穿所述底盘的总管道，所述总管道穿过底盘的上端连接有若干个分管道，所述总管道穿过底盘的下端与进气罐相连接；每个所述分管道上均设置有喷嘴；
所述气阀包括总气阀和分气阀；所述总气阀设置在总管道上，所述总气阀用于控制总管道气体的流量；所述分气阀设置在分管道上，所述分气阀用于控制每个分管道气体的流量；
所述承载装置为透气的网状结构，具备气体分布器的作用；
所述底盘的中心位置设置有贯穿至空腔内的固定柱，所述空腔由所述内壳围成，所述固定柱顶端设置有凹槽；所述凹槽内部放置有凸起块，所述凸起块通过连接件与所述石墨罩固接；
所述连接件为圆盘，所述石墨罩沿圆盘环向分布；所述连接件与壳体之间还留有空隙。
2.根据权利要求1所述的一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，其特征在于，所述内壳由导热性能良好的材料制备而成，所述外壳由隔热性能良好的材料制备而成；所述外壳和所述加热装置之间还设有的隔热装置；所述隔热装置为石墨硬毡或石墨软毡。
3.根据权利要求1所述的一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，其特征在于，所述进气装置所通入的气体包括氮气、氢气、氩气、甲基三氯硅烷和其他硅烷类气体中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐火材料表面沉积碳化硅的装置，其特征在于，所述耐火材料表面沉积碳化硅的装置还设有至少一个真空压力表、至少一个热电偶，用于监测装置内的压力和温度。
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