CN112359342A - 一种石墨件表面沉积碳化硅设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种石墨件表面沉积碳化硅设备，包括沉积装置、喷淋装置、冷却装置及切换装置，沉积装置包括反应釜、置物台、抽真空管道、原料气管道、氮气管道及氯气通道；喷淋装置包括喷淋组件及集液组件；冷却装置包括冷却组件、排水组件及限位组件，本发明通过在反应釜内设置置物台，置物台上设置集液组件及可罩设在其上的喷淋组件，喷淋组件中环绕设置有与集液组件连通的冷却组件，并且在切换装置的作用下，喷淋组件和冷却组件交替进行单独工作，使石墨件表面除杂和表面沉积在同一反应釜内完成，解决了现有技术中石墨件表面沉积需要在两个工位中进行导致石墨件转移过程中其表面易出现磨损进而影响沉积效果的技术问题。

Description

一种石墨件表面沉积碳化硅设备
技术领域
本发明涉及石墨工艺品生产设备领域，具体为一种石墨件表面沉积碳化硅设备。
背景技术
石墨俗称“黑金”，其在常温下具有很好的化学稳定性，不受任何强酸、强碱及有机溶剂的侵蚀，因此石墨可制成工艺品，并且在石墨工艺品表面覆盖一层碳化硅涂层可有效的保护石墨工艺品表面。
中国专利申请号为CN201621040511.7的实用新型专利公开了一种石墨表面沉积碳化硅的装置***，包括净化第一工位和反应第一工位，其中，所述净化第一工位安装有石墨净化炉，所述反应第一工位安装有CVD反应炉，石墨净化炉和CVD反应炉均为上固定结构，即所述石墨净化炉的炉筒和CVD反应炉的炉筒分别通过支架固定在地面上，石墨净化炉的炉底盘和CVD反应炉的炉底盘分别坐落在一升降台上，升降台通过上升使得炉筒和炉底盘紧密配合。
但是，该装置设置两个工位对石墨进行加工处理，石墨工件在两个工位之间转移通过抓手抓取石墨件实现，该过程中石墨暴露在空气中，并且与抓手接触，易对石墨表面产生影响，进而影响石墨件表面的沉积效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其通过在反应釜内设置置物台，置物台上设置集液组件及可罩设在其上的喷淋组件，喷淋组件中环绕设置有与集液组件连通的冷却组件，并且在切换装置的作用下，喷淋组件和冷却组件交替进行单独工作，使石墨件表面除杂和表面沉积在同一反应釜内完成，解决了现有技术中石墨件表面沉积需要在两个工位中进行导致石墨件转移过程中其表面易出现磨损进而影响沉积效果的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种石墨件表面沉积碳化硅设备，包括：
沉积装置，所述沉积装置包括反应釜、设置在所述反应釜底面中间位置的置物台以及分别穿设在所述置物台中间位置的抽真空管道、原料气管道及氮气管道；所述反应釜管壁上设置还设置有氯气通道；
喷淋装置，所述喷淋装置包括上下滑动设置在所述反应釜内部且可罩设所述置物台的喷淋组件以及安装在所述置物台上且与所述喷淋组件可联动配合的集液组件；
冷却装置，所述冷却装置包括环绕设置在所述喷淋组件上且通过循环管道与所述集液组件连通的冷却组件、设置在所述置物台从内壁中且与所述冷却组件可对接的排水组件以及分别安装在所述排水组件及所述冷却组件内且可抵触设置的两组限位组件；该排水组件与所述集液组件间隔设置，以及
切换装置，所述切换装置安装在所述反应釜的顶部且驱动所述集液组件与所述排水组件交替工作。
作为改进，所述喷淋组件包括设置在所述反应釜上的工作架、上下滑动设置在所述反应釜上的移动柱、同轴固定在所述移动柱底部的套筒、设置在所述套筒顶部的喷淋机构、固定在所述工作架上的水箱、穿设在所述移动柱中且连通所述喷淋机构及所述水箱的软管以及固定安装在所述工作架上且与所述移动柱动力连接的液压设备。
作为改进，所述集液组件包括通过固定管同轴固定在所述置物台上的置物盘、转动安装在所述置物台及所述置物盘中间位置的转动盘、对称设置在该转动盘边缘处的两个个限位杆、开设在所述套筒底部内壁上且与所述限位杆对应配合的弧形槽a以及固定在所述置物台底部且与所述循环管道连通的集液箱。
作为改进，所述置物盘及所述置物台上均开设有上下对齐的若干通孔a，所述转动盘上开设有与所述通孔a可对齐设置的若干通孔b。
作为改进，所述冷却组件包括沿所述移动柱长度方向开设在所述移动柱中的输送管道、与所述循环管道连通且滑动套设在所述移动柱上的连接环、环绕在所述套筒侧壁内且与所述输送管道连通的冷却管道以及对称设置在所述套筒底部两侧且与所述冷却管道连通的两个出水口；该连接环与所述输送管道的进口可连通设置。
作为改进，所述排水组件包括设置在所述置物台侧边且与所述出水口可对应插接配合的接水口以及开设在所述置物台及所述集液箱的侧壁内且连通所述接水口与外部污水收集装置的出水管。
作为改进，所述限位组件包括分别设置在所述出水口及所述接水口内的圆环、同轴穿设在所述圆环中间位置的移动杆、同轴固定在所述移动杆一端且与所述圆环可抵触设置的封板、相对于所述封板同轴固定在该移动杆另一端且与所述圆环弹性连接的固定板以及固定安装在该固定板上的凸块。
作为改进，所述切换装置包括固定在所述反应釜顶部且环绕所述移动柱的安装环、沿所述安装环周向开设在所述安装环内壁上的限位槽以及对称固定在所述移动柱经向两侧且沿所述限位槽移动的支杆。
作为改进，所述限位槽包括四个圆周阵列设置且竖直设置的滑槽、开设在相邻两个所述滑槽之间且与所述滑槽首尾相连的弧形槽b以及沿所述支杆移动方向分别弹性安装在所述滑槽末端及所述弧形槽b末端的单向杆。
作为改进，所述反应釜的管壁上还开设有正对所述置物台的放料阀门。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明在反应釜内设置置物台，置物台上设置集液组件及可罩设在其上的套筒，套筒侧壁中环绕设置有与集液组件连通的冷却组件，并且在支杆和限位槽的作用下，套筒每次下移之前转动90°使得喷淋机构和冷却组件交替进行单独工作，使石墨件表面除杂和表面沉积在同一反应釜内完成，减少对石墨件的移动，减少其表面磨损、提高沉积效果；
(2)本发明中喷淋机构工作的过程中集液装置收集废液，废液排出的过程中通过冷却管，对完成沉积的石墨件进行降温，并且废液可有效的被收集，使得废液可再次被利用，减少对环境污染，并减少不必要的浪费，降低生产成本；
(3)本发明中石墨表面除杂和石墨表面沉积在一个反应釜内进行，减少石墨件与外部空气的接触，防止空气中杂质附着在其表面，进一步的提高石墨件的表面沉积效果；
(4)本发明减少了传统设备中石墨件在两个工位之间转移的时间，石墨件表面除杂和沉积之间切换的效率更高，并且沉积完成之后的冷却效率更高，大大提高了石墨件表面沉积效率。
综上所述，本发明具有结构简单、设计巧妙、沉积效果好及沉积效率高等优点，尤其适用于石墨工艺品表面沉积碳化硅的过程。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为喷淋组件结构示意图图一；
图4为图3中D处放大图；
图5为喷淋组件结构示意图图二；
图6为图5中B处放大图；
图7为图5中C处放大图；
图8为转动环剖视结构图；
图9为切换装置结构示意图；
图10为安装环展开截面示意图；
图11为限位组件结构示意图；
图12为图11中E处放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：
如图1至图7所示，一种石墨件表面沉积碳化硅设备，包括：
沉积装置1，所述沉积装置1包括反应釜11、设置在所述反应釜11底面中间位置的置物台12以及分别穿设在所述置物台12中间位置的抽真空管道13、原料气管道14及氮气管道15；所述反应釜11管壁上设置还设置有氯气通道16；
喷淋装置2，所述喷淋装置2包括上下滑动设置在所述反应釜11内部且可罩设所述置物台12的喷淋组件21以及安装在所述置物台12上且与所述喷淋组件21可联动配合的集液组件22；
冷却装置3，所述冷却装置3包括环绕设置在所述喷淋组件21上且通过循环管道31与所述集液组件22连通的冷却组件32、设置在所述置物台12从内壁中且与所述冷却组件32可对接的排水组件33以及分别安装在所述排水组件33及所述冷却组件32内且可抵触设置的两组限位组件34；该排水组件33与所述集液组件22间隔设置，以及
切换装置4，所述切换装置4安装在所述反应釜11的顶部且驱动所述集液组件22与所述排水组件33交替工作。
需要说明的是，所述反应釜11与加热器连接。
进一步的，所述反应釜11的管壁上还开设有正对所述置物台12的放料阀门17。
需要说明的是，所述抽真空管道13与抽真空设备连通；所述原料气管道14与原料气供应设备连通；所述氮气管道15与外部氮气供应设备连通；所述氯气通道16与外部氯气供应设备连通，且上述设备均为现有技术，具体工作过程和工作原理再次不作过多的赘述。
更需要说明的是，原料气为甲基三氯硅烷、氢气及氩气的混合气体，且沉积时三者的流体的体积比为1:5:2。
着重需要说明的是，所述反应釜11上还开设有废气管道18，该管道用于将升华的金属卤化物排出。
如图3至图7所示，作为一种优选的实施方式，所述喷淋组件21包括设置在所述反应釜11上的工作架211、上下滑动设置在所述反应釜11上的移动柱212、同轴固定在所述移动柱212底部的套筒213、设置在所述套筒213顶部的喷淋机构214、固定在所述工作架211上的水箱215、穿设在所述移动柱212中且连通所述喷淋机构214及所述水箱215的软管216以及固定安装在所述工作架211上且与所述移动柱212动力连接的液压设备217。
需要说明的是，所述喷淋机构214及所述液压设备217为现有技术，其工作原理和工作过程在此不做过多赘述。
如图3至图7所示，作为一种优选的实施方式，所述集液组件22包括通过固定管221同轴固定在所述置物台12上的置物盘222、转动安装在所述置物台12及所述置物盘222中间位置的转动盘223、对称设置在该转动盘223边缘处的两个个限位杆224、开设在所述套筒213底部内壁上且与所述限位杆224对应配合的弧形槽a225以及固定在所述置物台12底部且与所述循环管道31连通的集液箱226。
进一步的，所述置物盘222及所述置物台12上均开设有上下对齐的若干通孔a121，所述转动盘223上开设有与所述通孔a121可对齐设置的若干通孔b2231。
需要说明的是，如图5所示，所述套筒213下移，所述限位杆224卡入所述弧形槽a225内，所述限位杆224带动所述转动盘223转动并使所述通孔a121与所述通孔b2231对齐，此时所述喷淋机构214进行工作，洗涤废液可流入所述集液箱226内；喷淋结束，所述套筒213上移，所述转动盘223转动复位，所述反应釜11内仍然保持封闭。
如图1、图2及图8所示，作为一种优选的实施方式，所述冷却组件32包括沿所述移动柱212长度方向开设在所述移动柱212中的输送管道321、与所述循环管道31连通且滑动套设在所述移动柱212上的连接环322、环绕在所述套筒213侧壁内且与所述输送管道321连通的冷却管道323以及对称设置在所述套筒213底部两侧且与所述冷却管道323连通的两个出水口324；该连接环322与所述输送管道321的进口可连通设置。
需要说明的是，所述输送管道321上设置有泵送设备。
进一步的，所述排水组件33包括设置在所述置物台12侧边且与所述出水口324可对应插接配合的接水口331以及开设在所述置物台12及所述集液箱226的侧壁内且连通所述接水口331与外部污水收集装置的出水管332。
再进一步的，所述限位组件34包括分别设置在所述出水口324及所述接水口331内的圆环341、同轴穿设在所述圆环341中间位置的移动杆342、同轴固定在所述移动杆342一端且与所述圆环341可抵触设置的封板343、相对于所述封板343同轴固定在该移动杆342另一端且与所述圆环341弹性连接的固定板344以及固定安装在该固定板344上的凸块345。
需要说明的是，如图11和图12所示，所述出水口324与所述接水口331对接时，上下两个所述凸块345抵触，进而可使所述冷却管道323和所述出水管332连通。
更需要说明的是，所述出水口324与所述节水口331分离时，所述封板343将所述圆环341的中间位置封堵，使所述反应釜11内形成密闭空间。
如图9所示，作为一种优选的实施方式，所述切换装置4包括固定在所述反应釜11顶部且环绕所述移动柱212的安装环41、沿所述安装环41周向开设在所述安装环41内壁上的限位槽42以及对称固定在所述移动柱212经向两侧且沿所述限位槽42移动的支杆43。
进一步的，所述限位槽42包括四个圆周阵列设置且竖直设置的滑槽421、开设在相邻两个所述滑槽421之间且与所述滑槽421首尾相连的弧形槽b422以及沿所述支杆43移动方向分别弹性安装在所述滑槽421末端及所述弧形槽b422末端的单向杆423。
需要说明的是，如图10所示，所述支杆43在所述弧形槽b422内移动时带动所述套筒213转动90°，即所述弧形槽a225与所述限位杆224的配合及所述出水口324及所述接水口331的配合交替进行。
更需要说明的是，所述单向杆423使所述支杆43朝一个方向进行移动，即所述套筒213朝一个方向进行转动。
工作过程：
本发明中，工人打开所述放料阀门17将石墨件放置在所述置物盘222上，之后关闭所述放料阀门17，抽真空装置通过所述抽真空管道13进行抽真空至釜内真空度为0.5mbar，之后加热器对所述反应釜11进行加热至700℃，且氮气供应装置通过所述氮气管道15将氮气充入所述反应釜11内使真空度变为60mbar，之后持续对所述反应釜11进行加热至1600℃，并且通过所述氯气通道16通入氯气至真空度1.2bar，并且维持1600℃五分钟，之后持续升温至2000℃，并且维持2000℃纯化七小时，之后缓慢降温，将至1600℃并维持五分钟同时停止通入氯气，接下来保持通入氮气并且使真空度持续降低，直到降温至600℃并且真空度降至60mbar，之后停止通入氮气，接下来抽真空至0.8mbar，再通入氮气至1.0bar，之后所述液压设备217推动所述套筒213向下移动，所述支杆43在所述滑槽421内移动，所述限位杆224卡入所述弧形槽a225内，并且所述限位杆224带动所述转动盘223进行转动，所述通孔a121与所述通孔b2231对齐，所述喷淋机构214对石墨件进行喷淋，废液流入所述集液箱226内进行收集，之后所述液压设备217带动所述套筒213上移，所述支杆43在所述单向杆423的作用下沿所述弧形槽b422移动，所述套筒213进行转动90°，所述转动盘223转动复位，之后加热器将所述反应釜11加热至200℃将石墨件烘干，之后抽真空装置通过抽真空管道13对所述反应釜11进行抽真空至真空度为0.8mbar，之后加热器对所述反应釜11进行加热并且通入氮气至真空度为160mbar，所述反应釜11升温至800℃并且开始通过所述原料气管道14通入氢气至真空度0.9bar并且持续升温至1500℃，维持该温度一段时间之后，通入原料气并且在此状态下维持六小时，之后停止通入原料气中的氩气和甲基三氯硅烷，同时所述液压设备217在此带动所述套筒213下移，在所述单向杆423的作用下，所述支杆43沿所述滑槽423下移，所述出水口324和所述接水口331对接，两个所述凸块345互相抵触，所述冷却管道323与所述出水管332连通，泵送装置使所述集液箱226内的废液依次通过所述循环管道31、冷却管道323以及出水管332，此时进行降温且降温速率为2℃/min，当所述套筒213内的真空度为160mbar是停止通入氢气，维持一段时间，当温度将至200℃时，停止通入氮气，之后抽真空至0.6mbar，之后在充入氮气至与所述反应釜11内气压一致，此时所述套筒213上移，接下来釜内釜外压力一致时且石墨件完全冷却，此时打卡所述放料阀门17并取出石墨件。

Claims (10)

1.一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，包括：
沉积装置(1)，所述沉积装置(1)包括反应釜(11)、设置在所述反应釜(11)底面中间位置的置物台(12)以及分别穿设在所述置物台(12)中间位置的抽真空管道(13)、原料气管道(14)及氮气管道(15)；所述反应釜(11)管壁上设置还设置有氯气通道(16)；
喷淋装置(2)，所述喷淋装置(2)包括上下滑动设置在所述反应釜(11)内部且可罩设所述置物台(12)的喷淋组件(21)以及安装在所述置物台(12)上且与所述喷淋组件(21)可联动配合的集液组件(22)；
冷却装置(3)，所述冷却装置(3)包括环绕设置在所述喷淋组件(21)上且通过循环管道(31)与所述集液组件(22)连通的冷却组件(32)、设置在所述置物台(12)从内壁中且与所述冷却组件(32)可对接的排水组件(33)以及分别安装在所述排水组件(33)及所述冷却组件(32)内且可抵触设置的两组限位组件(34)；该排水组件(33)与所述集液组件(22)间隔设置，以及
切换装置(4)，所述切换装置(4)安装在所述反应釜(11)的顶部且驱动所述集液组件(22)与所述排水组件(33)交替工作。
2.根据权利要求1所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述喷淋组件(21)包括设置在所述反应釜(11)上的工作架(211)、上下滑动设置在所述反应釜(11)上的移动柱(212)、同轴固定在所述移动柱(212)底部的套筒(213)、设置在所述套筒(213)顶部的喷淋机构(214)、固定在所述工作架(211)上的水箱(215)、穿设在所述移动柱(212)中且连通所述喷淋机构(214)及所述水箱(215)的软管(216)以及固定安装在所述工作架(211)上且与所述移动柱(212)动力连接的液压设备(217)。
3.根据权利要求2所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述集液组件(22)包括通过固定管(221)同轴固定在所述置物台(12)上的置物盘(222)、转动安装在所述置物台(12)及所述置物盘(222)中间位置的转动盘(223)、对称设置在该转动盘(223)边缘处的两个个限位杆(224)、开设在所述套筒(213)底部内壁上且与所述限位杆(224)对应配合的弧形槽a(225)以及固定在所述置物台(12)底部且与所述循环管道(31)连通的集液箱(226)。
4.根据权利要求3所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述置物盘(222)及所述置物台(12)上均开设有上下对齐的若干通孔a(121)，所述转动盘(223)上开设有与所述通孔a(121)可对齐设置的若干通孔b(2231)。
5.根据权利要求2所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述冷却组件(32)包括沿所述移动柱(212)长度方向开设在所述移动柱(212)中的输送管道(321)、与所述循环管道(31)连通且滑动套设在所述移动柱(212)上的连接环(322)、环绕在所述套筒(213)侧壁内且与所述输送管道(321)连通的冷却管道(323)以及对称设置在所述套筒(213)底部两侧且与所述冷却管道(323)连通的两个出水口(324)；该连接环(322)与所述输送管道(321)的进口可连通设置。
6.根据权利要求5所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述排水组件(33)包括设置在所述置物台(12)侧边且与所述出水口(324)可对应插接配合的接水口(331)以及开设在所述置物台(12)及所述集液箱(226)的侧壁内且连通所述接水口(331)与外部污水收集装置的出水管(332)。
7.根据权利要求6所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述限位组件(34)包括分别设置在所述出水口(324)及所述接水口(331)内的圆环(341)、同轴穿设在所述圆环(341)中间位置的移动杆(342)、同轴固定在所述移动杆(342)一端且与所述圆环(341)可抵触设置的封板(343)、相对于所述封板(343)同轴固定在该移动杆(342)另一端且与所述圆环(341)弹性连接的固定板(344)以及固定安装在该固定板(344)上的凸块(345)。
8.根据权利要求2所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述切换装置(4)包括固定在所述反应釜(11)顶部且环绕所述移动柱(212)的安装环(41)、沿所述安装环(41)周向开设在所述安装环(41)内壁上的限位槽(42)以及对称固定在所述移动柱(212)经向两侧且沿所述限位槽(42)移动的支杆(43)。
9.根据权利要求8所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述限位槽(42)包括四个圆周阵列设置且竖直设置的滑槽(421)、开设在相邻两个所述滑槽(421)之间且与所述滑槽(421)首尾相连的弧形槽b(422)以及沿所述支杆(43)移动方向分别弹性安装在所述滑槽(421)末端及所述弧形槽b(422)末端的单向杆(423)。
10.根据权利要求1所述的一种石墨件表面沉积碳化硅设备，其特征在于，所述反应釜(11)的管壁上还开设有正对所述置物台(12)的放料阀门(17)。
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