[發明專利]電弧法石英玻璃坩堝缺陷返修的方法

有效

• 申請號: 201210026333.2
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102583976A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 陳飛;蔡承娣;劉吉華;商春利
• 申請（專利權）人: 湖北菲利華石英玻璃股份有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所 42216
• 代理人: 陳德斌

技術領域

本發明涉及一種對電弧法生產石英玻璃坩堝缺陷進行返修的方法，屬石英玻璃坩堝制造技術領域。

背景技術

從熔融硅拉制單晶硅時，必須使用石英玻璃坩堝當做熔融硅的容器，大尺寸的石英玻璃坩堝都是采用電弧法產生的火焰熔化石英砂生產的。但在石英砂熔融的過程中，由于是先堆積石英砂再熔化，且高溫火焰加熱和熔化速度較快等原因，導致石英玻璃坩堝中會產生各種缺陷，這些缺陷會造成坩堝不合格，成為次品。這些造成坩堝不合格缺陷包括熔融時蒸發的氧化物如（SiO_2、SiO）等冷凝后再次掉落到坩堝的內表面形成的異物缺陷；石英砂中的有機物、金屬雜質等非石英物熔化時形成的氣泡或表面的凹坑缺陷；熔制時使用的石墨電極或遮熱用的石英板或不銹鋼板掉落的黑點缺陷；石英砂中本身的異物形成的黑點缺陷等。這些缺陷是可以通過返修后處理掉的。

專利號為ZL03154084.8，公告號為CN1486946A的中國專利公開了一種石英玻璃坩堝的重整方法，該方法先將表面的缺陷進行研磨，再重新放回電弧熔制設備進行拋光，目的是改變坩堝表面結構、提高使用時單晶得料率。但該專利存在以下缺點和不足：1、即使返修的面積很小，也要對整個坩堝進行加熱拋光，需要的能耗大，所需的電能和重新生成一只新的坩堝所需的電能相近；2、采用復雜的電弧加熱拋光，工藝難度大、設備制造費用高，不適合大面積推廣；3、電弧熔制設備功率大、加熱速度快，造成坩堝因內外受熱不均勻或上下受熱不均而產生應力導致坩堝破裂報廢。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種對18～28英寸石英玻璃坩堝在生產時產生的表面和內部缺陷處理去除后，使用相同質量的石英玻璃棒，通過氫氧氣熔化石英玻璃棒和坩堝來修補這些缺陷，再通過機械研磨磨平修補產生的凹凸不平，然后使用氫氧氣火焰進行拋光，拋掉研磨的痕跡，最后進行退火處理減少坩堝的應力，使其成為合格坩堝的電弧法石英玻璃坩堝缺陷返修的方法。

本發明是通過如下的技術方案來實現上述目的的：

一種電弧法石英玻璃坩堝缺陷返修的方法，其特征在于：它由下述的步驟構成：

第一步：將18～28英寸的體內帶有的黑點、氣泡、凹坑及其他非石英玻璃物等缺陷的石英玻璃坩堝進行機械研磨或鉆磨，通過研磨或鉆磨去除掉石英玻璃坩堝體內的缺陷，研磨后的坩堝所形成的凹坑比缺陷略大；

第二步：采用與需要修補的石英玻璃坩堝相同的坩堝片加工成條形或圓形小棒；或采用連熔爐、電熔爐或氫氧氣火焰把與需要修補的石英玻璃坩堝同質的石英砂燒制成小棒；

第三步：將需要修補的石英玻璃坩堝放在比其大的石英玻璃保溫爐或退火爐中，對其進行預熱，預熱溫度為450～750℃最佳溫度為550～650℃，預熱時間為1.5～2小時；保溫爐或退火爐可以不旋轉，也可以每分鐘5～15轉的速度旋轉；

第四步：坩堝預熱后，開始進行補焊作業，方法為：（1）、按正確的方法把金屬切割槍或玻璃燈工槍連接好氫氣和氧氣，點燃后調整燃燒火焰，得到充分的燃燒火焰；（2）、使用火焰的外焰煅燒研磨后需要補焊的地方，煅燒到白亮為止，溫度在1700～1900℃；（3）、把“第二步”加工的石英玻璃條或棒通過氫氧氣火焰加熱到白亮，把石英玻璃條或棒輕點需要補焊處，使條或棒上的玻璃粘到坩堝上，來填平之前研磨的凹坑；補焊作業時氫氣流量為1.0～2.4m³/h，氧氣流量為0.4～1.0?m³/h，燃燒的溫度控制在1700～2000℃；

第五步：將補焊后的坩堝迅速放入退火爐內進行退火處理；退火爐內的退火溫度為1000～1200℃，退火時間為5～10小時；

第六步：退火后對坩堝補焊的地方進行研磨，把補焊的部位研磨平整；研磨方法與“第一步”相同；

第七步：對坩堝研磨平整的地方使用氫氧氣火焰進行拋光處理；拋光使用金屬切割槍或玻璃燈工槍進行，調整氫氧氣流量的大小來調整火焰的大小和溫度，把火焰的外焰對準第六步處理的位置，煅燒到白亮為止，溫度在1700～1900℃，氫氣流量為2.0～4.8m³/h，氧氣流量為0.8～2.0?m³/h；

第八步：對拋光好的坩堝再一次進行退火處理，退火方法與第五步的退火方法相同；

第九步：將退火處理后的坩堝進行酸洗和水洗作業后即完成石英玻璃坩堝的缺陷返修，檢驗合格后包裝入庫；酸洗和水洗作業過程與合格坩堝產品在生產過程中的作業過程相同。

上述第一步所述的機械研磨的磨料或鉆磨的磨輪使用的金剛砂為100目～1000目。