[發(fā)明專利]一種高致密度石英坩堝的制備方法

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• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108341588A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許麗麗;龍立華;付闊;穆榮升;吳允輝;郭大為
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺同立高科新材料股份有限公司
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發(fā)明涉及一種高致密度石英坩堝的制備方法，包括如下步驟：1)浸漬：將養(yǎng)護后排凈內(nèi)部水分的石英坩堝生坯置于硅溶膠中于常溫常壓下浸漬，控制每只坩堝的二氧化硅浸漬量不超過坩堝重量的1％；2)烘干、燒制：將浸漬后的石英坩堝坯體取出后烘干，后置于1160～1170℃的環(huán)境下燒制12～18小時，即得。本發(fā)明的有益效果是：采用本發(fā)明的方法與不采用硅溶膠浸漬的方法所得的石英坩堝相比，在同等料漿固含量和燒結(jié)溫度的條件下，可以將最終成品的密度提高至少4％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種坩堝的制備方法，尤其涉及一種高致密度石英坩堝的制備方法，屬于石英坩堝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

石英坩堝是多晶硅鑄錠過程中的重要生產(chǎn)容器，屬于一次性消耗品。在鑄錠過程中，石英坩堝需要在1400℃以上的條件下使用30h以上且需要承受幾百公斤的硅料，如果坩堝的高溫強度或致密性不足，都有可能導(dǎo)致坩堝破裂，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

目前市場上制備石英坩堝的方法有注凝成型和注漿成型兩種工藝，均屬于典型的陶瓷濕法成型工藝；為了使石英坩堝達到高強度從而提高其使用安全性，需要的是低粘度、高固含量、性質(zhì)穩(wěn)定均一的陶瓷料漿。而在一定范圍內(nèi)，陶瓷料漿的流動性和固相含量是成反比的；為了保證產(chǎn)品成型過程的順利進行，當(dāng)陶瓷料漿的固相含量達到一定程度后，就很難再通過提高料漿的固相含量來提高產(chǎn)品的致密度了。

已知在同等燒結(jié)條件下，陶瓷顆粒尺寸越小，產(chǎn)品燒結(jié)程度越高；相同顆粒配比、固含量的情況下，產(chǎn)品的燒結(jié)程度越高，坩堝的致密度越高。因而在上述的理論基礎(chǔ)上可通過在成型后的坩堝坯體中的顆粒間隙間填充納米級的石英顆粒的方法來促進坯體燒結(jié)，從而提高石英坩堝的致密度。

但是由于結(jié)晶態(tài)石英顆粒的熱膨脹系數(shù)大，因而如果在坩堝中結(jié)晶態(tài)石英的比例過高的話，坩堝在使用過程中的風(fēng)險會大大提高，在鑄錠過程中存在坩堝破裂、漏硅的風(fēng)險，所以目前市場要求石英坩堝成品中的結(jié)晶態(tài)石英的含量標準＜1％。但是當(dāng)顆粒尺寸小至納米級之后，石英顆粒在同等窯溫條件下的結(jié)晶程度會大大提高，所以通過填充納米級石英顆粒來提高石英坩堝致密度的方法仍無法實現(xiàn)坩堝的高致密度與低結(jié)晶態(tài)石英含量的統(tǒng)一，存在一定的技術(shù)難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有提高石英坩堝致密度的方法存在的不足，提供一種高致密度石英坩堝的制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種高致密度石英坩堝的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)浸漬：將養(yǎng)護后排凈內(nèi)部水分的石英坩堝生坯置于硅溶膠中于常溫常壓下浸漬，控制每只坩堝的二氧化硅浸漬量不超過坩堝重量的1％；

2)烘干、燒制：將浸漬后的石英坩堝坯體取出后烘干，后置于1160～1170℃的環(huán)境下燒制12～18小時，即得。

進一步，所述石英坩堝生坯由注漿成型工藝制成。

進一步，所述石英坩堝生坯由注凝成型工藝制成，并且生坯養(yǎng)護后置于硅溶膠中浸漬前還包括預(yù)燒結(jié)步驟，所述預(yù)燒結(jié)步驟為將生坯置于600～800℃條件下燒制12～24小時。

進一步，所述硅溶膠的固含量為8～16wt％,二氧化硅顆粒的大小為10～30nm。

本發(fā)明的有益效果是：

采用本發(fā)明的方法與不采用硅溶膠浸漬的方法所得的石英坩堝相比，在同等料漿固含量和燒結(jié)溫度的條件下，可以將最終成品的密度提高至少4％。

具體實施方式

以下結(jié)合實例對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1：

一種高致密度石英坩堝的制備方法，包括如下步驟：