[發(fā)明專(zhuān)利]一種高純度超薄石英陶瓷坩堝的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210266402.7
• 申請(qǐng)日: 2012-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102815858A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 連云港桃盛熔融石英有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C03B20/00
• 分類(lèi)號(hào): C03B20/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一種高純度超薄石英陶瓷坩堝的制備方法。

背景技術(shù)

英陶瓷坩堝也稱(chēng)石英玻璃陶瓷坩堝，大多為方形。石英陶瓷坩堝具有結(jié)構(gòu)精細(xì)、熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)小、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(diǎn)，主要用于多晶硅熔煉鑄錠使用。石英陶瓷坩堝是多晶硅鑄錠爐的關(guān)鍵材料，作為裝載多晶硅原料的容器。此種石英陶瓷坩堝要求在1500℃以上的高溫下連續(xù)工作50小時(shí)以上，才能生產(chǎn)多晶硅硅錠。國(guó)內(nèi)目前使用的大尺寸石英陶瓷坩堝，主要靠進(jìn)口，具體規(guī)格一般在600×600×400H～900×900×500Hmm，壁厚15-20mm之間，石英陶瓷坩堝SiO2純度＞99.95％。

石英陶瓷坩堝在用于多晶硅熔煉鑄錠使用時(shí)，由于其使用條件極其苛刻，對(duì)坩堝的純度、強(qiáng)度、外觀缺陷、內(nèi)在質(zhì)量、高溫性能、熱振穩(wěn)定性、尺寸精度等都有極其嚴(yán)格的要求。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)對(duì)600L×600B×400H～900L×900B×500Hmm、壁厚15-20mm大尺寸石英陶瓷坩堝的研制和生產(chǎn)廠家。

此種石英陶瓷坩堝存在的重要缺陷，由于該種規(guī)格的高度在400～500mm、壁厚在15-20mm之間，在應(yīng)用多晶硅熔煉鑄錠時(shí)，壁厚＞2mm時(shí)，將會(huì)延長(zhǎng)鑄錠時(shí)間2小時(shí)。而高度增加后，同樣會(huì)延長(zhǎng)鑄錠時(shí)間。同時(shí)，石英陶瓷坩堝純度SiO2＞99.95％，極易導(dǎo)致石英陶瓷坩堝內(nèi)所含雜質(zhì)以及鑄錠液內(nèi)的雜質(zhì)不斷釋放出來(lái)，造成鑄錠損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高純度超薄石英陶瓷坩堝的制備方法，它具有純度高、耐高溫、壁厚超薄的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高純度超薄石英陶瓷坩堝的制備方法，包括：

(1).優(yōu)選水晶原石5-15mm，純度SiO2＞99.95％；

(2).對(duì)水晶原石980℃高溫焙燒；

(3).粉碎至2500-3000目；

(4).對(duì)2500-3000目的水晶粉用氫氟酸、硫酸浸洗24小時(shí)，去除雜質(zhì)；

(5).對(duì)去除雜質(zhì)后的水晶粉分別進(jìn)行7級(jí)化學(xué)浮選，用7種不同的化學(xué)方法置換水晶粉中的金屬和非金屬雜質(zhì)；

(6).用高磁機(jī)對(duì)水晶粉進(jìn)行磁選，去除水晶粉在加工過(guò)程中附著在鐵雜質(zhì)；

(7).檢測(cè)水晶粉SiO2含量，純度SiO2＞99.9995％；

(8).在高純度水晶粉中加入礦化劑氧化鈣、氧化鎂；

(9).在高純度水晶粉中加入適量的陶瓷泥漿；

(10).對(duì)高純度水晶粉形成的漿料混合后球磨，形成粘結(jié)劑；

(11).將球磨后的漿料放入石墨模具中成型、固化石英陶瓷坩堝坯體；

(12).將成型后的石英陶瓷坩堝坯體脫模，干燥；

(13).將干燥成型的石英陶瓷坩堝坯體放入烘干箱，加熱烘干，達(dá)到進(jìn)一步固化成型；

(14).將固化成型的石英陶瓷坩堝放入硅碳棒固化電爐內(nèi)，進(jìn)行逐漸預(yù)熱和燒制20，并保溫；

(15).將燒制成型的石英陶瓷坩堝出爐；

(16).將燒制成型的石英陶瓷坩堝放入0℃-10℃的冷水中，檢驗(yàn)破損狀況；

(17).將經(jīng)過(guò)合格檢驗(yàn)的石英陶瓷坩堝，用車(chē)床進(jìn)行后期的底部車(chē)磨和倒角處理，達(dá)到底部厚度與整體坩堝厚度一致，公差尺寸＜±0.2mm；

(18).石英陶瓷坩堝成品、包裝。

進(jìn)一步，步驟(2)中高溫焙燒時(shí)間為5小時(shí)。

進(jìn)一步，步驟(4)中氫氟酸、硫酸浸量為8-10％。

進(jìn)一步，步驟(8)中礦化劑為氧化鈣、氧化鎂。

進(jìn)一步，步驟(8)中礦化劑的量為0.1-0.3％.

進(jìn)一步，步驟(11)中放入石墨模具中成型、固化石英陶瓷坩堝坯體的時(shí)間為4-5小時(shí)。

進(jìn)一步，步驟(12)中成型的石英陶瓷坩堝坯體脫模后干燥時(shí)間為3-5小時(shí)。

進(jìn)一步，步驟(13)將干燥成型的石英陶瓷坩堝坯體放入烘干箱中，烘干溫度為145℃。

進(jìn)一步，步驟(13)將干燥成型的石英陶瓷坩堝坯體放入烘干箱中，烘干時(shí)間為12小時(shí)。

進(jìn)一步，步驟(14)中將固化成型的石英陶瓷坩堝放入硅碳棒固化電爐內(nèi)，進(jìn)行1℃--1300℃逐漸預(yù)熱和980℃--1350℃燒制20小時(shí)，并保溫5小時(shí)。