СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК C04B35/52 C04B41/87 

Изобретение относится к производству изделий из углеграфитовых материалов с защитным покрытием, применяемых в электронной и химической отраслях промышленности, в частности для создания жаростойких покрытий на графитовых изделиях, используемых при производстве полупроводниковых материалов.

Известен способ получения карбидокремниевого покрытия на углеграфитовых материалах путем их термообработки в порошкообразном кремнии в температурном интервале 1500-2200°С при атмосферном давлении в потоке азота в течение 1-1,5 ч (см. Тарабанов А.С. и Костиков В.И. Силицированный графит. - М.: Металлургия, 1977, с.208). Основными недостатками данного способа являются большая неравномерность покрытия по толщине и наличие в покрытии свободного кремния, температура плавления которого 1420°С. В результате получается покрытие с жаростойкостью не более 1450°С.

Из описания к патенту Российской Федерации №2053210, МПК6 С04В 35/52, С04В 41/87, публ. 1996 г., известен способ получения карбидокремниевого покрытия на углеграфитовых материалах, в соответствии с которым термообработку углеграфитовых материалов ведут в порошкообразном нитриде кремния в температурном интервале 1350-1900°С в инертной атмосфере при остаточном давлении 10-350 мм рт.ст. в течение 1-2 часа. Покрытие обеспечивает работоспособность углеграфитового материала при температуре до 1780°С, неравномерность покрытия по толщине снижается в 4-10 раз. Недостаток такого способа - необходимость специального оборудования.

Известен состав для нанесения защитного покрытия на углеродные изделия (см. Патент Российской Федерации №2069208, МПК6 С04В 41/45, публ. 1996 г.), используемый для создания жаростойких, газовлагозащитных покрытий на экранах и нагревателях электрических печей, а также для защиты графитовых тиглей для плавки цветных металлов и сплавов от окисления при нагреве на воздухе. Сущность изобретения: состав включает в мас.%: дисилицид молибдена - 40-50, оксид кремния 41-47, оксид бора - 8-10, оксид алюминия - 1-3. Нанесение покрытая осуществляется по шликерной технологии. Шликер наносят на защищаемую поверхность углеродной детали, которую затем сушат. Остекловывание покрытия осуществляют в инертной атмосфере. Для получения герметичного покрытия оптимальной (0,2...0,4 мм) толщины наносят 2-3 слоя покрытия. Способ получения покрытия такого состава требует специального оборудования и отличается высокой стоимостью и продолжительностью процесса.

Из описания к патенту Российской Федерации №1586102, МПК5 С04В 35/52, публ. 30.10.1994 известен состав для пропитки углеродных изделий, содержащий, мас.%: алюминий 9-14, кремний 86-91. Пропитку углеродных изделий этим составом проводят методом дождевания расплавом в электрической печи в вакууме с изотермической выдержкой в течение 15 минут. Получение покрытия таким составом требует специального оборудования. Кроме того, этот способ непригоден для нанесения покрытия на изделия из углеграфитовых шнуров сеточной конструкции.

Патентом Российской Федерации №2082694, МПК6 С04В 35/52, С04В 41/87, публ. 1997 г. защищен способ получения защитных покрытий на материалах и изделиях с углеродсодержащей основой, для осуществления которого на защищаемую поверхность кисточкой или распылителем наносят композицию из порошкового наполнителя, состоящего, мас.%: 95 HfB₂+5С (сажа, кокс, искусственный графит), и связующего 5%-ного водного раствора карбоксиметилцеллюлозы в объемном соотношении 1:1. После полного высыхания обработку парами кремния изделия с покрытием проводят при давлении не более 10 мм рт.ст, температуре 1850+50°С в течение 1-3 ч. Предпочтительно слой композиции указанного состава наносят на несилицированную (чисто углеродную) основу композиционного материала. В результате термической обработки парами кремния происходит взаимодействие кремния с углеродом покрытия и основы материала с образованием карбида кремния. В конечном итоге образуется покрытие состава: HfB₂+SiC+Si. При взаимодействии покрытия с кислородом воздуха образуются сложные тугоплавкие боросиликатные гафний-содержащие стекла, обеспечивающие защиту углеродного материала от окисления при высоких температурах. Недостаток этого способа - необходимость сложного оборудования и продолжительность технологического процесса.

Известен способ защиты углеграфитового материала от окисления по всему объему материала, не требующий специального оборудования (высокотемпературных вакуумных печей), состоящей в пропитке углеграфитового материала водным раствором хлоридов металлов и ортофосфорной кислоты, сушке материала на воздухе, тепловой обработке при постепенном подъеме температуры до 500-600°С с формированием в порах материала ультрафосфатов металлов в количестве 0,1-15 вес.% в расчете на начальный вес материала, охлаждение материала, пропитки охлажденного материала раствором пленкообразователя и повторной тепловой обработке материала при постепенном подъеме температуры до 180-250°С до достижения содержания сухого остатка полимерного пленкообразователя 0,5-10 вес.% в расчете на вес материала, содержащего металл-ультрафосфат, полученного после пропитки углеграфитового материала раствором хлоридов металлов и ортофосфорной кислоты и тепловой обработки (патент Великобритании №1513868, С01В 31/02, публ. 1978 г.). В качестве хлоридов металлов могут быть использованы хлориды цинка, марганца, меди, лития, калия, алюминия и др., предпочтительно, хлориды цинка или марганца, в качестве пленкообразователей ненасыщенные жирные кислоты, растительные масла, различные органические смолы, полиэфиры и спирты, например смесь линолеата кобальта с глифтальмеламиновой смолой, эпоксидная смола, фенолформальдегидная смола, фурфуриловый спирт, полиамид или другие пленкоформирующие полимеры.

В качестве прототипа принято техническое решение, описанное в патенте Российской Федерации №2252191, МПК7 С01В 31/02, С04В 35/52, публ. 2005 г., - способ защиты углеграфитового материала от окисления, Углеграфитовый материал пропитывают в автоклаве смесью, содержащей гидрофосфат калия, гидрофосфат марганца, ортофосфорную кислоту и воду при массовом соотношении (0,5-0,7):(2,0-2,8):(1,8-2,2):(10-50), соответственно. Сушат и термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 15-20°С/час до 650-700°С формированием 2,0-5,0 мас.% ультрафосфата в расчете на начальный вес материала. Высушенный материал охлаждают, пропитывают смесью фурфурилового спирта и фенолформальдегидной смолы в массовом соотношении, соответственно, (8,0-9,0):(1,0-2,0), повторно термообрабатывают при подъеме температуры со скоростью 8-20°С/час до 280-350°С до достижения содержания сухого остатка 0,5-5,0 мас.%. Описанный способ не требует специального оборудования. Недостаток - длительность технологического процесса, необходимость использования специального оборудования. Кроме того, углеграфитовые изделия с таким покрытием нельзя использовать в технологических процессах при производстве полупроводниковых материалов.

Общими признаками заявленного технического решения и способа прототипа являются: нанесение защитного покрытия, сушка и термообработка.

Технический результат от использования изобретения - сокращение временных и энергетических затрат и защита углеграфитовых изделий, работающих в атмосфере кремниевых и германиевых паров при производстве полупроводниковых материалов.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что в способе получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающем нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30...85% - нитрид кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60...70°С в течение 20...30 минут, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40...60 минут, после чего охлаждают на воздухе.

Во втором варианте указанный технический вариант достигается тем, что в способе получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающем нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, вначале осуществляют пропитку в течение 5...10 минут водным раствором сахарозы с содержанием сахара 40...80%, затем после пропитки водным раствором сахарозы осуществляют сушку изделия в сушильном шкафу при температуре 110...120°С в течение 10...15 минут, после чего температуру в сушильном шкафу повышают до температуры 220...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 20...40 минут, далее изделие охлаждают до комнатной температуры, на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30...85% - нитрид кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленное этанолом спиртом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60...70°С в течение 20...30 минут, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40...60 минут, после чего охлаждают на воздухе.

В третьем варианте указанный технический результат достигается тем, что в способе получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающем нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, вначале осуществляют пропитку в течение 5...10 минут в суспензии, включающей по весу 25...30% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 25...30% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуололсульфокислоты 5...10% и 40...50% этанола, после пропитки изделие сушат в сушильном шкафу вначале в течение 15...20 минут при температуре 60...70°С, затем в течение 30...50 минут при температуре 220...260°С, далее изделие охлаждают до комнатной температуры, на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30...85% - нитрид кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60...70°С в течение 20...30 минут, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40...60 минут, после чего охлаждают на воздухе.

Заявленный способ соответствует критериям «новизна», «промышленная применимость» и «изобретательский уровень», так как он относится к металлургии, в частности к производству изделий из углеграфитовых материалов, и отсутствует источник информации, из которого были бы известны отличительные признаки заявленного технического решения, а именно нанесение защитного покрытая, содержащего по массе 30...85% - нитрид кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5.10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%.

Заявленный способ в первом варианте реализуется следующим образом. С тщательным перемешиванием приготавливают смесь порошка нитрида кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущего 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленного этанолом до нужной консистенции, включающего по массе 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%. Полученную смесь наносят на изделие методом окунания или кистью, дают стечь излишкам покрытия и помещают изделие в сушильный шкаф с температурой 60...70°С. При этой температуре изделие выдерживают в течение 20...30 минут, после чего температуру в шкафу поднимают до 220...260°С и через 40...60 минут вынимают изделие из шкафа и охлаждают на воздухе. При содержании нитрида кремния в защитном покрытии менее 30% существенно снижается прочность защитного покрытия, при содержании кремния выше 85% увеличивается неравномерность толщины покрытия и ухудшается адгезия.

Заявленный способ во втором варианте реализуется следующим образом. Подготавливают водный раствор сахарозы, для чего в дистиллированной воде необходимого объема растворяют пищевой свекольный сахар в пропорции 400...800 грамм на один литр воды. Изделие из углеграфитового материала окунают в водный раствор сахарозы и пропитывают в течение 4 - 5-ти минут, после чего извлекают из водного раствора сахарозы, дают стечь излишкам раствора и помещают в сушильный шкаф с температурой 110...120°С. При этой температуре изделие сушат в течение 10...15 минут. Затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в сушильном шкафу в течение 20...40 минут, после чего изделие охлаждают на воздухе. С тщательным перемешиванием приготавливают смесь порошка нитрида кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущего 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленного этанолом до нужной консистенции и включающего по массе 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислотыа 5...10%. Полученную смесь наносят на изделие методом окунания или кистью и помещают изделие в сушильный шкаф с температурой 60...70°С. При этой температуре изделие выдерживают в течение 20...30 минут, после чего температуру в шкафу поднимают до 220...260°С. Через 40...60 минут вынимают изделие из шкафа и охлаждают на воздухе. Пропитка водным раствором сахарозы повышает адгезию покрытия с пористым углеграфитовым материалом и нормализует поверхность изделия перед нанесением покрытия. Изделия из углеграфитового материала, не имеющего стабильную геометрическую форму, например, из ткани УРАЛ-Т-22 по ТУ6-06-21107-84, после пропитки приобретают жесткость, и потому при нанесении защитного покрытия отпадает необходимость в оправке.

Заявленный способ в третьем варианте реализуется следующим образом. Подготавливают суспензию для пропитки, включающую по весу 25...30% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10%, 25...30% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10% и 40...50% этанола. Изделие из углеграфитового материала погружают в полученную суспензию и пропитывают в течение 4 - 5-ти минут, после чего извлекают, дают стечь излишкам суспензии и помещают в сушильный шкаф с температурой 60...70°С. При этой температуре изделие сушат в течение 10...15 минут. Затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230...260°С и при этой температуре выдерживают изделие в сушильном шкафу в течение 20...40 минут, после чего изделие охлаждают на воздухе. С тщательным перемешиванием приготавливают смесь порошка нитрида кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и вяжущего 15...70% с вязкостью 10...300 с, разбавленного этанолом до нужной консистенции и включающего по массе смесь 40...60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70...75%, дихлорпропанола 18...22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5...10% и 40...60% порошка из мелкодисперсионного графита 90...95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5...10%. Полученную смесь наносят на изделие методом окунания или кистью и помещают изделие в сушильный шкаф с температурой 60...70°С.При этой температуре изделие выдерживают в течение 20...30 минут, после чего температуру в шкафу поднимают до 220...260°С. Через 40...60 минут вынимают изделие из шкафа и охлаждают на воздухе. Пропитка изделия из углеграфитового материала повышает плотность поверхностного слоя изделия и улучшает адгезию защитного покрытия. Изделия из углеграфитового материала, не имеющего стабильную геометрическую форму, например, из ткани УРАЛ-Т-22 по ТУ6-06-21107-84, после пропитки приобретают жесткость, а потому при нанесении защитного покрытия отпадает необходимость в оправке.

При подготовке смеси для защитного покрытия возможно вместо нитрида кремния использование его смеси с карбидом кремния в пропорции на десять частей по весу нитрида кремния не более четырех частей карбида кремния.

Ниже приведены примеры реализации заявленных вариантов способа получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов.

Пример 1. Шайба из углеграфитового материала МГ-1 с наружным диаметром 50 мм, внутренним диаметром 30 мм и толщиной 10 мм. Приготавливают смесь для нанесения защитного покрытия. В вяжущее 30 частей по весу, включающее по массе смесь раствора фенолоформальдегидной смолы 75%, дихлорпропанола 20% и бензилового и/или изопропилового спирта 5%, добавляют 30 частей по весу порошка из мелкодисперсионного графита 95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуололсульфокислоты 5%, перемешивают с добавлением 35 частей мелкодисперсионного порошка нитрида кремния. Для достижения нужной консистенции добавляют этанол 5 частей. Смешивание составляющих производят путем тщательного перемешивания в растворомешалке. В небольшом объеме замазку можно готовить и на противне. Перемешивание осуществляют до достижения гомогенной смеси. Полученную смесь наносят на шайбу кистью. При одновременном изготовлении нескольких шайб покрытие наносят методом окунания. Шайбу с нанесенным покрытием устанавливают на поддон на 3...5 минут для отекания излишков смеси, при этом происходит выравнивание толщины защитного слоя. Далее шайбу устанавливают в камеру сушильного шкафа с температурой 70°С, при этой температуре выдерживают 20 минут, затем температуру в камере повышают до 250°С и через час из камеры извлекают готовое изделие, которое охлаждают на воздухе.

Пример 2. Конусный колодец из углеграфитовой ткани УРАЛ-Т-22 по ТУ 6-06-21107-84 высотой 30 см, большим диаметром 50 см, меньшим диаметром 40 см и толщиной 1,5 см. На шаблон, выполненный в виде полого усеченного конуса с соответствующими готовому изделию размерами, плотно наматывают несколько слоев ткани. Торцы ткани сшивают углеграфитовой нитью. В баке с объемом, достаточным для полного погружения шаблона с намотанной тканью, приготавливают водный раствор сахарозы путем растворения в дистиллированной воде пищевого сахара по ГОСТ 21-94 при соотношении 600 грамм сахара на литр воды. Погружают шаблон с тканью в водный раствор на 5 минут. Этого времени достаточно, чтобы ткань полностью пропиталась раствором. Через 5 минут после погружения шаблон с тканью вытаскивают из раствора и устанавливают на поддон с тем, чтобы стекли излишки раствора. Тем временем включают нагреватель сушильного шкафа и устанавливают температуру внутри его камеры 115°С. Шаблон с тканью устанавливают в камеру сушильного шкафа, включают вытяжную вентиляцию и при температуре 115°С выдерживают в течение 25 минут. За это время сахар карамелизуется и ткань приобретает жесткость и стабильную геометрическую форму - конусный колодец. Температуру в камере сушильного шкафа поднимают до 230°С и через 30 минут шаблон вытаскивают из шкафа и охлаждают на воздухе. Конусный колодец снимают с шаблона и на него наносят защитное покрытие. Приготавливают смесь для нанесения защитного покрытия. В вяжущее 30 частей по весу, включающее по массе смесь раствора фенолоформальдегидной смолы 75%, дихлорпропанола 20% и бензилового и/или изопропилового спирта 5%, добавляют 30 частей по весу порошка из мелкодисперсионного графита 95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуололсульфокислоты 5%, и перемешивают с добавлением 35 частей мелкодисперсионного порошка нитрида кремния. Для достижения нужной консистенции добавляют этанол 5 частей. Смешивание составляющих производят путем тщательного перемешивания в растворомешалке. В небольшом объеме замазку можно готовить в ведре или на противне. Перемешивание осуществляют до достижения гомогенной смеси. Полученную смесь наносят на конусный колодец кистью. При одновременном изготовлении нескольких изделий покрытие наносят методом окунания. Конусный колодец с нанесенным покрытием устанавливают на поддон на 3...5 минут для отекания излишков смеси, при этом происходит выравнивание толщины защитного слоя. Далее изделие устанавливают в камеру сушильного шкафа с температурой 70°С, при этой температуре выдерживают 20 минут, затем температуру в камере повышают до 250°С и через час из камеры извлекают готовое изделие, которое охлаждают на воздухе. Полученный конусный колодец используется для защиты углеграфитового тигля при выращивании кремниевых кристаллов по методу Чохральского.

Пример 3. Тот же конусный колодец из углеграфитовой ткани УРАЛ-Т-22 по ТУ 6-06-21107-84, что и в примере 2. На шаблон, выполненный в виде полого усеченного конуса с соответствующими готовому изделию размерами, плотно наматывают несколько слоев ткани. Торцы ткани сшивают углеграфитовой нитью. В баке с объемом, достаточном для полного погружения шаблона с намотанной тканью, подготавливают суспензию для пропитки, для чего в смесь, включающую 30 частей по весу смесь раствора фенолформальдегидной смолы 75%, дихлорпропанола 20% и бензилового и/или изопропилового спирта 5%, добавляют 30 частей по весу порошка из мелкодисперсионного графита 95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуололсульфокислоты 5%, тщательно перемешивают и добавляют 35...40 частей по весу этанола. Погружают шаблон с тканью в суспензию на 5 минут. Этого времени достаточно, чтобы ткань полностью пропиталась суспензией. Через 5 минут после погружения шаблон с тканью вытаскивают и устанавливают на поддон с тем, чтобы стекли излишки суспензии. Тем временем включают нагреватель сушильного шкафа и устанавливают температуру внутри его камеры 70°С. Шаблон с тканью устанавливают в камеру сушильного шкафа, включают вытяжную вентиляцию и при температуре 70°С выдерживают в течение 25 минут. За это время пропитка полимеризуется и ткань приобретает жесткость и стабильную геометрическую форму - конусный колодец. Температуру в камере сушильного шкафа поднимают до 230°С и через 30 минут шаблон вытаскивают из шкафа и охлаждают на воздухе. Конусный колодец снимают с шаблона и на него наносят защитное покрытие. Приготавливают смесь для нанесения защитного покрытия. В вяжущее 30 частей по весу, включающего раствор фенолоформальдегидной смолы 75%, дихлорпропанола 20% и бензилового и/или изопропилового спирта 5%, добавляют 30 частей по весу порошка из мелкодисперсионного графита 95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуололсульфокислоты 5%, перемешивают с добавлением 35 частей мелкодисперсионного порошка нитрида кремния. Для достижения нужной консистенции добавляют 5 частей этанола. Смешивание составляющих производят путем тщательного перемешивания в растворомешалке. В небольшом объеме замазку можно готовить в ведре или на противне. Перемешивание осуществляют до достижения гомогенной смеси. Полученную смесь наносят на конусный колодец кистью. При одновременном изготовлении нескольких изделий покрытие наносят методом окунания. Конусный колодец с нанесенным покрытием устанавливают на поддон на 3... 5 минут для отекания излишков смеси, при этом происходит выравнивание толщины защитного слоя. Далее изделие устанавливают в камеру сушильного шкафа с температурой 70°С, при этой температуре выдерживают 25 минут, затем температуру в камере повышают до 250°С и через час из камеры извлекают готовое изделие, которое охлаждают на воздухе. Полученный конусный колодец используется для защиты углеграфитового тигля при выращивании кремниевых кристаллов по методу Чохральского.

В сравнении с прототипом, заявленный способ отличается меньшими временными затратами (2,5...3 часа вместо 2-х...3-х суток) и, естественно, меньшими энергетическими затратами, а полученное защитное покрытие отличается высокой адгезией и обеспечивает защиту изделий из углеграфитового материала в атмосфере кремниевых паров в технологических процессах производства полупроводниковых материалов. Второй вариант и третий варианты заявленного способа нанесения защитного покрытия позволяют повысить качество покрытия на пористых углеграфитовых материалах и нанести защитное покрытие на изделия с отсутствием стабильной геометрической формы, например, изделий из углеграфитовой ткани.

Изобретение относится к производству изделий из углеграфитовых материалов с защитным покрытием, применяемых в электронной и химической отраслях промышленности. Технический результат изобретения - сокращение временных и энергетических затрат и защита углеграфитовых изделий, работающих в атмосфере кремниевых или германиевых паров при производстве полупроводниковых материалов. Способ получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов включает нанесение на изделие слоя защитного покрытия, содержащего по массе 30-85% нитрида кремния, измельченного на фракции до 200 мкм, и 15-70% вяжущего с вязкостью 10-300 с, разбавленного этанолом до нужной консистенции. Вяжущее содержит смесь 40-60% раствора, состоящего из 70-75% фенолоформальдегидной смолы, 18-22% дихлорпропанола и 5-10% бензилового и/или изопропилового спирта, и 40-60% порошка, включающего 90-95% мелкодисперсного графита и 5-10% паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты. Далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60-70°С в течение 20-30 минут, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230-260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40-60 минут, после чего охлаждают на воздухе. Во втором варианте перед нанесением защитного покрытия осуществляют пропитку изделия водным раствором сахарозы с содержанием сахара 40-80% в течение 5-10 минут. В третьем варианте предварительную пропитку осуществляют в суспензии, включающей по весу 25-30% раствора, состоящего из 70-75% фенолоформальдегидной смолы, 18-22% дихлорпропанола и 5-10% бензилового и/или изопропилового спирта, 25-30% порошка из мелкодисперсного графита с добавкой 5-10% паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты и 40-50% этанола. 3 н.п. ф-лы.

1. Способ получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающий нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, отличающийся тем, что на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30-85% - нитрид кремния, измельченный на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15-70% с вязкостью 10-300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции, включающее по массе смесь 40-60%-ного раствора фенолоформальдегидной смолы 70-75%, дихлорпропанола 18-22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5-10% и 40-60% порошка из мелко дисперсионного графита 90-95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5-10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60-70°С в течение 20-30 мин, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230-260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40-60 мин, после чего охлаждают на воздухе.2. Способ получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающий нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, отличающийся тем, что вначале осуществляют пропитку в течение 5-10 мин водным раствором сахарозы с содержанием сахара 40-80%, затем после пропитки водным раствором сахарозы осуществляют сушку изделия в сушильном шкафу при температуре 110-120°С в течение 10-15 мин, после чего температуру в сушильном шкафу повышают до температуры 220-260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 20-40 мин, далее изделие охлаждают до комнатной температуры, на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30-85% - нитрид кремния, измельченный на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15-70% с вязкостью 10-300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40-60%-ного раствора фенолоформальдегидной смолы 70-75%, дихлорпропанола 18-22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5-10% и 40-60% порошка из мелкодисперсионного графита 90-95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5-10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60-70°С в течение 20-30 мин, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230-260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40-60 мин, после чего охлаждают на воздухе.3. Способ получения защитного покрытия на изделиях из углеграфитовых материалов, включающий нанесение защитного покрытия, сушку и термообработку, отличающийся тем, что вначале осуществляют пропитку в течение 5-10 мин в суспензии, включающей по весу 25-30%-ного раствора фенолоформальдегидной смолы 70-75%, дихлорпропанола 18-22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5-10%, 25-30% порошка из мелкодисперсионного графита 90-95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5-10% и 40-50% этанола, после пропитки изделие сушат в сушильном шкафу вначале в течение 15-20 мин при температуре 60-70°С, затем в течение 30-50 мин при температуре 220-260°С, далее изделие охлаждают до комнатной температуры и на изделие наносят слой защитного покрытия, содержащего по массе 30-85% - нитрид кремния, измельченный на фракции до 200 мкм, и вяжущее 15-70% с вязкостью 10-300 с, разбавленное этанолом до нужной консистенции и включающее по массе смесь 40-60% раствора фенолоформальдегидной смолы 70-75%, дихлорпропанола 18-22% и бензилового и/или изопропилового спирта 5-10% и 40-60% порошка из мелкодисперсионного графита 90-95% и паратолуолсульфохлорида и/или толуолсульфокислоты 5-10%, далее изделие сушат в сушильном шкафу вначале при температуре 60-70°С в течение 20-30 мин, затем температуру в сушильном шкафу повышают до 230-260°С и при этой температуре выдерживают изделие в течение 40-60 мин, после чего охлаждают на воздухе.