[發明專利]一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產方法

在審

• 申請號: 201410190808.0
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN105084875A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 王永江
• 申請（專利權）人: 徐州康納陶瓷科技有限公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于熔融石英再加工領域，尤其涉及一種以高純熔融鈍角石英沙為原料工業化生產熔融石英陶瓷坩堝的方法。

背景技術

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。由于高純熔融石英具有結構精細、熱導率低、熱膨脹系數小、制成品尺寸精度高、高溫不變形、熱震穩定性好、電性能好、耐化學侵蝕性好等特點，因此在玻璃深加工行業、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。本發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：在多晶硅的鑄錠環節，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，被廣泛應用于多晶硅生產及有色金屬冶煉行業，使之熔化生產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、內在質量、高溫性能、熱振穩定性等都有極其嚴格的要求。本發明產品可在1450℃以下使用，具有高純度、耐高溫性強、精度高、保溫性好、質量穩定等優點。熔融石英坩堝分透明、半透明和不透明三種，本發明產品是一種半透明石英坩堝，專用于生產多晶硅、拉制大直徑單晶硅。生產的工藝流程為：1.將高純熔融鈍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窯爐燒結后得到成品。本發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，外觀為半透明結晶狀，其特點是SiO2含量在99.9%以上。該工藝流程的主要優點是：所用設備少、投資小、無有毒有害氣體和液體排放、產品質量好、可批量生產并生產出高質量的熔融石英坩堝。

發明內容

本發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方法，生產該產品使用的原料為：SiO2含量在99.9%以上的直徑為0.075mm—1.5mm的熔融鈍角石英砂。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產方法，其特征是由以下步驟構成：

（1）將定量的SiO2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下送入電弧爐，在電弧爐中加熱至1850-1870℃，使石英砂全部處于熔融狀態后停止加熱，自然冷卻降溫至常溫后移出電弧爐，脫去石墨成型模具。

（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2-3小時的時間將燒結溫度緩慢的從0℃升至400℃后，再在1小時時間內將燒結溫度快速的從400℃升至1150-1200℃，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。

（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節，充當多晶硅化料和長晶的容器。

本發明的進一步技術方案是：

步驟（2）所述的在真空狀態下用電弧爐加熱的溫度為1860℃。

步驟（4）所述的窯爐內的燒結溫度為1175℃，燒結的總時間為27小時。步驟（4）所述的窯爐為煤氣發生梭式窯爐。

本發明的有益效果是：提供了一種方形熔融石英陶瓷坩堝的生產方法，該生產方法具有使用設備少、工藝簡單、無污染廢棄物排放、產品質量好等一系列優點；產品方形熔融石英陶瓷坩堝在1200℃以下具有優異的熱性能、化學穩定性能和電絕緣性能，使用的極限溫度可達1450℃。

具體實施方式

通過以下實施例進一步描述本發明。

實施例1：