[發(fā)明專利]一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011388212.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112626608A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 張靈玉;程皓;韓李煜;蘇超;張亞超;周元龍;馬亨;汪志虎;邢如鵬
• 申請（專利權）人: 西安超碼科技有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06;C23C16/26;C23C16/56;C04B41/87
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發(fā)明公開了一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒，包括N片炭/炭弧瓣，N片炭/炭弧瓣相鄰之間通過榫卯連接結構且沿著圓周方向環(huán)繞炭/炭拼接保溫筒的軸心線連接，相鄰之間的炭/炭弧瓣榫卯連接部位上均設置有M個炭/炭銷釘，N片炭/炭弧瓣的一側均設置有榫頭，另一側均設置有榫槽；本發(fā)明還公開了一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒的制造方法，將炭/炭弧瓣的榫頭裝入相鄰炭/炭弧瓣的榫槽中后安裝銷釘，經(jīng)制備涂層和純化得到炭/炭拼接保溫筒。本發(fā)明采用榫卯連接結構在拼接接縫處形成阻隔，避免了熱量和侵蝕氣體對拼接裂縫及保溫筒外層裝置和部件的侵蝕作用，適用于單晶硅直拉爐；本發(fā)明的制造方法簡單，有利于實現(xiàn)大批量生產。

技術領域

本發(fā)明屬于硅單晶生產設備技術領域，具體涉及一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒及其制造方法。

背景技術

單晶硅直拉爐單晶硅拉制爐是直拉法(Czochralski法)生產單晶硅的裝置，其工作原理是將多晶硅料置于單晶硅直拉爐熱場內，在惰性氣體保護下加熱至1400℃～1700℃使多晶硅料熔融，籽晶在牽引下晶粒長大形成單晶硅棒。

保溫筒是單晶硅直拉爐中的核心熱場部件之一，在硅單晶的制備過程中，保溫筒主要起到支撐整個熱場的作用，僅承擔高度方向的壓力，其環(huán)向不受力。目前單晶硅直拉爐所用保溫筒通常使用的是高純石墨或者炭/炭復合材料，要求高純度、高強度、高密度，在高溫下不揮發(fā)游離的離子。

在光伏發(fā)電平價上網(wǎng)的大背景下，為了進一步降低硅片制造成本，單晶硅直拉爐熱場尺寸不斷放大，從而進一步提高了單爐裝料量。隨著單晶硅直拉爐尺寸的增大，炭/炭復合材料以其優(yōu)良的可設計性及力學性能逐步取代石墨，成為單晶硅直拉爐熱場系統(tǒng)的主要材料。整體炭/炭保溫筒結構完整性好，但在制備過程中存在爐體空間利用率低、原料浪費等缺點，而分瓣式拼接炭/炭保溫筒通過分瓣結構使得坯料的尺寸大幅減小，就自然徹底解決以上問題，但存在機加拼裝效率低、拼裝產品的整體性差的問題。

申請?zhí)枮?01721801104.8的實用新型提供一種保溫裝置，包括上環(huán)箍、中面部、N個中環(huán)箍和下環(huán)箍；由于保溫裝置組件復雜，拼裝效率低下，且拼接縫隙沒有進行阻隔處理，熱量和侵蝕氣體能從拼接縫隙溢出從而侵蝕外部保溫裝置及外部部件，在長期使用過程中容易造成拼接縫受侵蝕增大而失效現(xiàn)象。申請?zhí)枮?01821300403.8的實用新型提供了一種用于真空高溫爐的保溫筒，包括若干塊碳/碳復合材料插板、上碳/碳復合材料環(huán)、下碳/碳復合材料環(huán)以及若干個碳/碳復合材料螺桿；由于采用上、下環(huán)加插板模式，產品高度方向整體性差，整體結構剛性低，且拼接縫隙沒有進行阻隔處理，熱量和侵蝕氣體能從拼接縫隙溢出從而侵蝕外部保溫裝置及外部部件，在長期使用過程中容易造成拼接縫受侵蝕增大而失效現(xiàn)象。

因此，采用炭/炭拼接保溫筒在提高前期致密效率、降低成本的同時，如何提高機加拼裝效率、增強拼接單元的連接強度，保證拼接保溫筒產品的整體性以及拼接縫隙的阻隔處理是炭/炭拼接保溫筒生產面臨的關鍵技術問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒。該炭/炭拼接保溫筒由炭/炭弧瓣相鄰之間通過榫卯連接結構沿圓周方向連接形成拼裝緊密的整體結構，從而在拼接接縫處形成了阻隔，避免了熱量和侵蝕氣體對拼接裂縫及保溫筒外層裝置和部件的侵蝕作用，解決了炭/炭拼接保溫筒拼接縫隙無阻隔的弊端，使其適用于單晶硅直拉爐。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種單晶硅直拉爐用炭/炭拼接保溫筒，其特征在于，包括N片炭/炭弧瓣，所述N片炭/炭弧瓣相鄰之間通過榫卯連接結構且沿著圓周方向環(huán)繞炭/炭拼接保溫筒的軸心線連接，其中，N為不小于2的正整數(shù)，相鄰之間的炭/炭弧瓣榫卯連接部位上均設置有M個炭/炭銷釘，所述N片炭/炭弧瓣的一側均設置有榫頭，另一側均設置有榫槽。