專利名稱：一種減少粘堝的坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅鑄錠領(lǐng)域，尤其涉及一種減少粘堝的坩堝。
技術(shù)背景[0002]在多晶爐鑄錠時，通常采用陶瓷坩堝或石英坩堝來盛裝熔融硅液，使得熔融硅液在坩堝中冷卻、退火和結(jié)晶。然而坩堝本體的主要成分二氧化硅可與熔融硅液中的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起粘堝現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致脫模困難甚至硅錠和坩堝破裂，以及相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物和坩堝本體中存在的雜質(zhì)將對熔融硅液造成污染。因此，多數(shù)的坩堝本體91內(nèi)側(cè)壁附著有一層氮化硅層92作為保護(hù)層(如圖I和圖2所示)，用以隔斷熔融硅液與坩堝本體側(cè)壁的直接接觸。氮化硅層是由氮化硅粉體以及溶劑混合而成的漿料附著于坩堝本體側(cè)壁而成。氮化硅層的強(qiáng)度不高，即使是通過高溫焙燒附著在坩堝本體側(cè)壁的氮化硅層，也常常鑒于以下原因發(fā)生剝落，導(dǎo)致粘堝現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生(I)鑄錠過程所需爐溫較高且耗時較長，氣壓低，氮化硅層容易分解；(2)熔融硅液的流動對氮化硅層不斷的造成沖刷和侵蝕等外力作用，氮化硅層易發(fā)生剝落；(3)雜質(zhì)等其它因素作用。目前，一般采用增加噴涂氮化硅層厚度的辦法來防止氮化硅層完全剝落。但是高純度的氮化硅價格昂貴，來源有限，該方法不適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種減少粘堝的坩堝。本實(shí)用新型能夠顯著地減少粘堝現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高了硅錠的質(zhì)量，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。本實(shí)用新型提供了一種減少粘堝的坩堝，包括本體和氮化硅層，本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層附著在本體側(cè)壁朝向收容空間的一面，其中，本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置沿本體側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層，第二高度高于第一高度，氮化硅層通過防脫落層附著在本體側(cè)壁。在工作時，坩堝中盛裝的熔融硅液(液相)因結(jié)晶過程體積變得膨大，導(dǎo)致液面上升。申請人發(fā)現(xiàn)，在多晶爐鑄錠過程中，90%以上的粘堝現(xiàn)象均出現(xiàn)在坩堝本體側(cè)壁(固相)、所盛放的熔融娃液(液相)和熔融娃液上方氣體(氣相)三相交界處所針對的本體側(cè)壁上的區(qū)域，因此本實(shí)用新型通過計(jì)算第一高度和第二高度的設(shè)置位置針對性的對該情況作出改進(jìn)。具體地，坩堝盛放的熔融硅液液面距坩堝本體底座的高度為第一高度，待熔融硅液全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)硅錠時硅錠上表面距坩堝本體底座的高度為第二高度。以目前使用最為廣泛的840 甘禍(內(nèi)徑840mmX 840mm)為例，以400kg娃料計(jì)算，在840坩堝中熔融硅液液面距坩堝本體底座高227mm(即第一高度)，待熔融硅液全部變成固態(tài)硅錠時硅錠上表面距坩堝本體底座高為244mm(即第二高度)，該情況下，防脫落層的設(shè)置位置為本體側(cè)壁上距坩堝本體底座高為227mm 244mm的區(qū)域。以450kg硅料計(jì)算，在同樣的坩堝中熔融硅液液面距坩堝本體底座高255mm，待熔融硅液全部變成固態(tài)硅錠時硅錠上表面距坩堝本體底座高為273mm，在該情況下，三相交界區(qū)為坩堝側(cè)壁上距坩堝本體底座高為255mm 273mm的區(qū)域。鑒于硅料堆積密度有所差異，840坩堝用于工作時所裝硅料的重量常介于400kg 450kg范圍之內(nèi)不等，因此，優(yōu)選地，坩堝為840坩堝，第一高度和第二高度之間的位置為本體側(cè)壁在距本體底座227_ 273_的位置。在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置，氮化硅層通過防脫落層附著在本體側(cè)壁，形成以防脫落層為夾心的形式。在此區(qū)域之外，氮化硅層直接附著于本體側(cè)壁上。優(yōu)選地，防脫落層為本體側(cè)壁經(jīng)過粗磨或鑲嵌顆粒突起后獲得的粗糙表面。該區(qū)域中，氮化硅層與本體側(cè)壁表面粗糙度加強(qiáng)，提高了體表接觸面積，從而加強(qiáng)了氮化硅層與本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置的附著力，同時提高了氮化硅層的 抗沖擊性。也優(yōu)選地，防脫落層為無機(jī)粘結(jié)劑層或有機(jī)粘結(jié)劑層。無機(jī)粘結(jié)劑層和有機(jī)粘結(jié)劑層均既能與坩堝本體側(cè)壁穩(wěn)固結(jié)合，又能與氮化硅層穩(wěn)定結(jié)合，從而加強(qiáng)氮化硅層與本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置的附著力，同時提高氮化硅層的抗沖擊性。更優(yōu)選地，無機(jī)粘結(jié)劑為膠態(tài)氧化硅，有機(jī)粘結(jié)劑選自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚碳酸酯、環(huán)氧化物、羧甲基纖維素中的一種。無機(jī)粘結(jié)劑層或有機(jī)粘結(jié)劑層可以通過噴涂獲得。本實(shí)用新型首次針對坩堝特定區(qū)域“在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置”的結(jié)構(gòu)作出了改進(jìn)，針對性的提高了該區(qū)域坩堝的特性，即增強(qiáng)了該區(qū)域氮化硅層與本體側(cè)壁的附著力，減少了氮化硅層分解；增強(qiáng)了氮化硅抵抗熔融硅液流動帶來的沖刷和侵蝕作用的能力，減少了氮化硅層的剝落，從而顯著地減少了粘堝現(xiàn)象的發(fā)生。本實(shí)用新型提供的一種減少粘堝的坩堝，具有以下有益效果通過針對性地設(shè)置防脫落層，增強(qiáng)了氮化硅層與坩堝本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置的附著力，減少了氮化硅層分解；增強(qiáng)了氮化硅抵抗熔融硅液流動帶來的沖刷和侵蝕作用的能力，減少了氮化硅層的剝落；從而顯著地減少了粘堝現(xiàn)象的發(fā)生，提高了硅錠的質(zhì)量，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。

圖I為普通坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為普通坩堝的局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為三相位置處區(qū)域變化范圍示意圖；圖5為本實(shí)用新型坩堝的局部剖面結(jié)構(gòu)示意A ；圖6為本實(shí)用新型坩堝的局部剖面結(jié)構(gòu)示意B ；圖7為本實(shí)用新型坩堝的局部剖面結(jié)構(gòu)示意C ；
具體實(shí)施方式
以下所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種減少粘堝的坩堝，包括本體I和氮化硅層2，本體I包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層2附著在本體I側(cè)壁朝向收容空間的一面，其中，本體I側(cè)壁在距本體I底座第一高度和第二高度之間的位置沿本體I側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層3，第二高度高于第一高度，氮化硅層2通過防脫落層3附著在本體I側(cè)壁。如圖4所示，以目前使用最為廣泛的840 甘堝(內(nèi)徑840mmX840mm)為例,通常加料量均在400 450kg范圍內(nèi)，由此計(jì)算得知第一高度和第二高度之間的位置為本體側(cè)壁在距本體底座227mm 273mm的位置。實(shí)施例一 一種減少粘堝的840坩堝(內(nèi)徑840mmX 840mm)，包括本體I和氮化硅層2，本體I包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層2附著在本體I側(cè)壁朝向收容空間的一面，其中，本體I側(cè)壁在距本體I底座227mm 273mm之間的位置沿本體I側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層31，氮化硅層2通過防脫落層31附著在本體I側(cè)壁。防脫落層31為本體I側(cè)壁經(jīng)過粗磨后獲得的粗糙表面(如圖5所示)，用以加強(qiáng)該區(qū)域內(nèi)氮化硅層2與本體I側(cè)壁之間的附著力。實(shí)施例二一種減少粘堝的840坩堝(內(nèi)徑840mmX 840mm)，結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，區(qū)別僅在于防脫落層32為本體I側(cè)壁經(jīng)過鑲嵌顆粒突起后獲得的粗糙表面(如圖6所示)。實(shí)施例三一種減少粘堝的840坩堝(內(nèi)徑840mmX840mm)，結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，區(qū)別僅在于防脫落層33為膠態(tài)氧化硅(無機(jī)粘結(jié)劑層)(如圖7所示)。實(shí)施例四一種減少粘堝的840坩堝(內(nèi)徑840mmX840mm)，結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，區(qū)別僅在于防
脫落層為聚乙二醇和羧甲基纖維素膠態(tài)氧化硅(有機(jī)粘結(jié)劑層)。
權(quán)利要求1.一種減少粘禍的樹禍，包括本體和氣化娃層，本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層附著在本體側(cè)壁朝向收容空間的一面，其特征在于，本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置沿本體側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層，第二高度高于第一高度，氮化硅層通過防脫落層附著在本體側(cè)壁。
2.如權(quán)利要求I所述的坩堝，其特征在于，所述坩堝為840坩堝，所述第一高度和第二高度之間的位置為本體側(cè)壁在距本體底座227_ 273_的位置。
3.如權(quán)利要求I所述的坩堝，其特征在于，所述防脫落層為本體側(cè)壁經(jīng)過粗磨或鑲嵌顆粒突起后獲得的粗糙表面。
4.如權(quán)利要求I所述的坩堝，其特征在于，所述防脫落層為無機(jī)粘結(jié)劑層或有機(jī)粘結(jié)劑層。
5.如權(quán)利要求4所述的坩堝，其特征在于，所述無機(jī)粘結(jié)劑為膠態(tài)氧化硅，有機(jī)粘結(jié)劑選自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚碳酸酯、環(huán)氧化物、羧甲基纖維素中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種減少粘堝的坩堝，包括本體和氮化硅層，本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，底座和側(cè)壁共同圍成一收容空間，氮化硅層附著在本體側(cè)壁朝向收容空間的一面，本體側(cè)壁在距本體底座第一高度和第二高度之間的位置沿本體側(cè)壁一周設(shè)置有防脫落層，第二高度高于第一高度，氮化硅層通過防脫落層附著在本體側(cè)壁。本實(shí)用新型能夠顯著地減少粘堝現(xiàn)象的發(fā)生，從而提高硅錠的質(zhì)量，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和使用。
文檔編號C30B28/06GK202359231SQ20112037311
公開日2012年8月1日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者丁劍, 李松林 申請人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司