[發明專利]一種石英坩堝的制備方法

無效

• 申請號: 201110243862.3
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102320723A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 郭宏偉;高檔妮;閆松明;莫祖學;李鵬;李寧;劉盼
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種坩堝的制備方法，特別涉及一種石英坩堝的制備方法。

背景技術

石英坩堝以其較小的熱膨脹系數、低的熱導率、良好的熱震穩定性，電學性能，耐化學侵蝕等特點，在玻璃熔制、玻璃深加工、冶金工業、電子工業、化工工業、航空航天等領域得到廣泛應用。

CN101880166A公開了一種大型石英陶瓷坩堝的制備方法，是基于凝膠注模成型方法而形成的，具體包括以下步驟；a)采用純度按質量百分比計為99.0～99.9％的熔融石英為原料，并將熔融石英原料的顆粒級配；b)將步驟a)配比的原料混合均勻后再外加凝膠水溶液，在球磨機或攪拌機中制成漿料；c)將步驟b)制得的漿料注入或壓力注入到預先加熱的金屬模具中，待漿料凝固成坯體后，將坯體從金屬模具中取出；d)將坯體自然晾干；e)將晾干的坯體裝入高溫窯爐中，燒成；該發明由于事先對石英砂原料進行了高溫熔融，避免了坩堝在升溫過程中的進行轉變，所制備的坩堝主要用于特種玻璃的熔化、多晶硅的熔鑄及稀土材料的煅燒等方面。但是，該方法制備熔制石英砂的溫度較高(大于1710℃)，制備工藝復雜，成本較高，不利于大規模制備及使用。CN102001819A提供了一種制造石英陶瓷坩堝的工藝，其特征在于：(a)制備澆注漿料：將石英玻璃加水磨細制漿，然后加入石英干粉、硅溶膠，混合后攪拌形成澆注漿料，其中石英玻璃∶石英干粉的質量分數比為(55％～50％)∶(45％～50％)，澆注漿料的含水質量為8％～12％；(b)澆注脫模坯體：將制備好的澆注漿料澆注于石膏模具的腔體內，待澆注漿料填充滿模具的腔體后，靜置，4～8小時后脫模，形成脫模坯體；(c)烘干：將脫模坯體放入烘干爐，100℃～150℃溫度下6小時～10小時烘干；(d)燒制：將烘干的脫模坯體放入窯爐中燒制，溫度：1100℃～1200℃，時間：16小時～24小時。(e)打磨、檢測：打磨掉不平整的毛邊，檢測內部是否有裂紋。該方法加入玻璃態石英玻璃粉，防止了坯體燒結過程中的體積變化，減少了開裂。但是石英玻璃粉價格昂貴，且該方法在脫模時間長達8小時左右，制備工藝復雜。CN201458946U公開了一種熔制鑭系光學玻璃的石英坩堝，包括坩堝體，耐火材料套筒，耐火材料填充層，坩堝體為電熔石英坩堝。該方法所制備的坩堝為一種組合結構，制備工藝繁瑣，價格昂貴，適用于特種玻璃的熔制。CN201527173U公開了一種復合層石英坩堝，最外層是外衍層，向內依次是二氧化硅本體層，透明玻璃層、高溫沉積層、常溫涂層。二氧化硅本體層為含二氧化硅99.99％的高純天然石英砂層，厚度為6-8MM；透明玻璃層為不含氣體的、二氧化硅99.99％的高純天然石英砂層，透明玻璃層的厚度為2-6MM；高溫沉積層為含二氧化硅99.999％以上的超高純天然石英砂層，高溫沉積層的厚度為0.7-2.0MM；外衍層為析晶促進劑層，厚度為0.2-0.4MM；常溫涂層為硅酸化合物和氮化硅混合體的析晶層，厚度為0.01-0.03MM。該專利的優點是：很好的解決了石英坩堝在高溫度、長時間的狀態下的強度問題，及在拉晶過程中對坩堝內表面的純度要求，降低了單晶硅棒的氧含量，提高了單晶的成晶率。但是，該方法成本高，所制備的石英坩堝僅用于單晶硅拉制，使用范圍窄。CN201169653公開了一種石英陶瓷坩堝，它涉及石英陶瓷技術，具體涉及一種石英陶瓷坩堝。它是由上模(1)、下模(2)、中間體(3)組成，上模(1)、下模(2)組成中空的裝置，中間體(3)固定在上模(1)、下模(2)之間。該方法在傳統陶瓷坩堝制備工藝基礎上，對成型進行了改進，使得所制備的坩堝尺寸精度進一步提高，但是，同時使得成型工藝變得復雜。CN102060553A公開了一種無機非金屬材料技術領域的石英陶瓷坩堝的制備方法，該方法通過將含有固化劑的熔融石英陶瓷粉與預混液配制成漿料后，經澆注和干燥燒結后制成石英陶瓷坩堝。本發明采用顆粒級配的熔融石英粉作為原料，制備得到的坩堝化學成分均勻，具有優異的抗熱震、耐高溫性能以及化學穩定性，能夠滿足多晶硅生產的工藝要求。該方法所用的石英告辭粉仍未經過高溫熔融的石英原料，因此，該方法制備工藝復雜，成本較高。所制備的坩堝僅能用于特殊用途。