一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔融石英再加工領(lǐng)域，尤其涉及一種以高純?nèi)廴阝g角石英沙為原料工業(yè)化生產(chǎn)熔融石英陶瓷坩堝的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]坩堝是用耐火的材料所制的器皿或熔化罐，當有固體要以大火加熱時，就必須使用坩堝。坩堝按制作的原材料可分為:石墨坩堝、熔融石英陶瓷坩堝、瓷坩堝、剛玉坩堝、碳化硅坩堝、白金坩鍋、鎳坩堝。由于高純?nèi)廴谑⒕哂薪Y(jié)構(gòu)精細、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)小、制成品尺寸精度高、高溫不變形、熱震穩(wěn)定性好、電性能好、耐化學(xué)侵蝕性好等特點，因此在玻璃深加工行業(yè)、冶金工業(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明是一種方形熔融石英陶瓷坩堝，其二氧化硅含量> 99.9%，主要用途是:在多晶硅的鑄錠環(huán)節(jié)，充當多晶硅化料和長晶的容器。熔融石英陶瓷坩堝以其熱穩(wěn)定性好、耐熔體(硅、鋁、銅等)侵蝕性和對所加工的制品無污染等特性，被廣泛應(yīng)用于多晶硅生產(chǎn)及有色金屬冶煉行業(yè)，使之熔化生產(chǎn)出用來制造太陽能電池的多晶硅硅錠，由于其使用條件極其苛刻，對坩堝的純度、強度、外觀缺陷、內(nèi)在質(zhì)量、高溫性能、熱振穩(wěn)定性等都有極其嚴格的要求。本發(fā)明產(chǎn)品可在1450°C以下使用，具有高純度、耐高溫性強、精度高、保溫性好、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。熔融石英坩堝分透明、半透明和不透明三種，本發(fā)明產(chǎn)品是一種半透明石英坩堝，專用于生產(chǎn)多晶硅、拉制大直徑單晶硅。生產(chǎn)的工藝流程為:1.將高純?nèi)廴阝g角石英砂真空裝入石墨成型模具；2.真空電弧熔制成型；3.自然冷卻脫模；4.高壓噴淋；5窯爐燒結(jié)后得到成品。本發(fā)明使用的原料為熔融鈍角石英砂，所謂鈍角是指石英砂的顆粒呈多邊狀、棱角狀而非放射針刺狀，石英砂的直徑為0.075mm—1.5mm，外觀為半透明結(jié)晶狀，其特點是Si02含量在99.9%以上。該工藝流程的主要優(yōu)點是:所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可批量生產(chǎn)并生產(chǎn)出高質(zhì)量的熔融石英坩堝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的問題是提供一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)該產(chǎn)品使用的原料為:Si02含量在99.9%以上的直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂。
[0004]本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，其特征是由以下步驟構(gòu)成:
(I)將定量的Si02含量在99.9%以上、直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂在真空狀態(tài)下送入石墨成型模具，通過震動的方法以減小石英砂顆粒間的空隙，震動時間為15-20分鐘。
[0005](2)將石墨成型模具在真空狀態(tài)下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1850-1870°C，使石英砂全部處于熔融狀態(tài)后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模具。
[0006](3)將成型的坩堝用高壓水進行噴淋清洗干凈后自然晾干。
[0007](4)將晾干的坩堝送入窯爐開始加熱升溫，先經(jīng)2-3小時的時間將燒結(jié)溫度緩慢的從(TC升至400°C后，再在I小時時間內(nèi)將燒結(jié)溫度快速的從400°C升至1150-1200°C，維持此溫度26-28小時后停止加熱，逐步降溫至常溫后得到方形熔融石英陶瓷輥坩堝。
[0008](5)方形熔融石英陶瓷輥坩堝的用途是:作為在多晶硅的鑄錠環(huán)節(jié)，充當多晶硅化料和長晶的容器。
[0009]本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是:
步驟(2)所述的在真空狀態(tài)下用電弧爐加熱的溫度為1860°C。
[0010]步驟(4)所述的窯爐內(nèi)的燒結(jié)溫度為1175°c，燒結(jié)的總時間為27小時。步驟(4)所述的窯爐為煤氣發(fā)生梭式窯爐。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:提供了一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法具有使用設(shè)備少、工藝簡單、無污染廢棄物排放、產(chǎn)品質(zhì)量好等一系列優(yōu)點；產(chǎn)品方形熔融石英陶瓷坩堝在1200°C以下具有優(yōu)異的熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性能和電絕緣性能，使用的極限溫度可達1450°C。
【具體實施方式】
[0012]通過以下實施例進一步描述本發(fā)明。
[0013]實施例1:
將定量的Si02含量在99.9%以上、直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂在真空狀態(tài)下送入石墨成型模具，通過震動的方法以減小石英砂顆粒間的空隙，震動時間為15分鐘；將石墨成型模具在真空狀態(tài)下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1870°C，使石英砂全部處于熔融狀態(tài)后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模具；將成型的坩堝用高壓水進行噴淋清洗干凈后自然晾干；將晾干的坩堝送入窯爐開始加熱升溫，先經(jīng)2-3小時的時間將燒結(jié)溫度緩慢的從0°C升至400°C后，再在I小時時間內(nèi)將燒結(jié)溫度快速的從400°C升至1150°C，維持此溫度28小時后停止加熱，逐步降溫至常溫后得到方形熔融石英陶瓷輥坩堝。
[0014]實施例2:
將定量的Si02含量在99.9%以上、直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂在真空狀態(tài)下送入石墨成型模具，通過震動的方法以減小石英砂顆粒間的空隙，震動時間為17.5分鐘；將石墨成型模具在真空狀態(tài)下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1860°C，使石英砂全部處于熔融狀態(tài)后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模具；將成型的坩堝用高壓水進行噴淋清洗干凈后自然晾干；將晾干的坩堝送入窯爐開始加熱升溫，先經(jīng)2-3小時的時間將燒結(jié)溫度緩慢的從0°C升至400°C后，再在I小時時間內(nèi)將燒結(jié)溫度快速的從400°C升至1175°C，維持此溫度27小時后停止加熱，逐步降溫至常溫后得到方形熔融石英陶瓷輥坩堝。
[0015]實施例3:
將定量的Si02含量在99.9%以上、直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂在真空狀態(tài)下送入石墨成型模具，通過震動的方法以減小石英砂顆粒間的空隙，震動時間為20分鐘；將石墨成型模具在真空狀態(tài)下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1850°C，使石英砂全部處于熔融狀態(tài)后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模具；將成型的坩堝用高壓水進行噴淋清洗干凈后自然晾干；將晾干的坩堝送入窯爐開始加熱升溫，先經(jīng)2-3小時的時間將燒結(jié)溫度緩慢的從0°C升至400°C后，再在I小時時間內(nèi)將燒結(jié)溫度快速的從400°C升至1200°C，維持此溫度26小時后停止加熱，逐步降溫至常溫后得到方形熔融石英陶瓷輥坩堝。
【主權(quán)項】
1.一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，其使用的原料為:Si02含量在99.9%以上的直徑為0.075mm一1.5mm的熔融鈍角石英砂；其特征是: (I)將定量的Si02含量在99.9%以上、直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂在真空狀態(tài)下送入石墨成型模具，通過震動的方法以減小石英砂顆粒間的空隙，震動時間為15-20分鐘； (2 )將石墨成型模具在真空狀態(tài)下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1850-1870 V，使石英砂全部處于熔融狀態(tài)后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模且.N 9 (3)將成型的坩堝用高壓水進行噴淋清洗干凈后自然晾干； (4)將晾干的坩堝送入窯爐開始加熱升溫，先經(jīng)2-3小時的時間將燒結(jié)溫度緩慢的從(TC升至400°C后，再在I小時時間內(nèi)將燒結(jié)溫度快速的從400°C升至1150-1200°C，維持此溫度26-28小時后停止加熱，逐步降溫至常溫后得到方形熔融石英陶瓷輥坩堝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，其步驟(2)的特征是:所述的在真空狀態(tài)下用電弧爐加熱的溫度為1860°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，其步驟(4)的特征是:所述的窯爐內(nèi)的燒結(jié)溫度為1175°C，燒結(jié)的總時間為27小時。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，其步驟(4)的特征是:所述的窯爐為煤氣發(fā)生梭式窯爐。5.方形熔融石英陶瓷坩堝的用途是:作為在多晶硅的鑄錠環(huán)節(jié)，充當多晶硅化料和長晶的容器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)方法，該方法屬于熔融石英再加工領(lǐng)域，本發(fā)明產(chǎn)品SiO2含量在99.9%以上的直徑為0.075mm-1.5mm的熔融鈍角石英砂為原料，生產(chǎn)的工藝流程為：1.將高純?nèi)廴阝g角石英砂真空裝入石墨成型模具；2.真空電弧熔制成型；3.自然冷卻脫模；4.高壓噴淋；5.窯爐燒結(jié)后得到成品，該工藝流程的主要優(yōu)點是：所用設(shè)備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產(chǎn)品質(zhì)量好、可批量生產(chǎn)并生產(chǎn)出高質(zhì)量的方形熔融石英坩堝。
【IPC分類】C04B35/14, C04B35/66, C04B35/622
【公開號】CN105084875
【申請?zhí)枴緾N201410190808
【發(fā)明人】王永江
【申請人】徐州康納陶瓷科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月8日