[發明專利]一種單晶硅爐用加熱器SiC-ZrC-B4C-ZrB2-BN復合涂層及制備方法

在審

• 申請號: 202011556083.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112661515A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 單彩霞;陳正;樊宇;陳強;張平;時曉;顧申翔宇;徐杰;吳亞娟;鄭加鎮
• 申請（專利權）人: 江蘇集芯半導體硅材料研究院有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/65;C04B35/622
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種單晶硅爐用加熱器SiC?ZrC?B₄C?ZrB₂?BN復合涂層及制備方法，所述SiC?ZrC?B₄C?ZrB₂?BN復合涂層覆于單晶硅爐用加熱器的加熱部件的表面。本發明通過對加熱器的加熱部件增加SiC?ZrC?B₄C?ZrB₂?BN復合涂層，降低了富硅氣氛對加熱部件的侵蝕，通過控制涂層的成分提高涂層與發熱體的結合力以及涂層的抗熱震性，避免生產過程中污染單晶硅，提高單晶硅質量，且能夠有效的增加了加熱器高溫穩定性以及使用壽命，降低生產成本。

技術領域

本發明屬于非金屬晶體制造設備領域，尤其涉及一種單晶硅爐用加熱器SiC-ZrC-B4C-ZrB2-BN復合涂層及制備方法。

背景技術

直拉法是制造單晶硅的一種重要方法，具有工藝簡單、生產高效、易于控制等優點。目前，直拉法制造單晶硅的加熱器所用材質多采用石墨材料。在制造單晶硅的過程中，單晶爐內為富硅氣氛，使得加熱部件受到侵蝕，使得加熱器使用壽命大大縮短，一步增加了生產成本。

申請公布號為CN 103570377 A的發明專利公開的“一種石墨發熱體加熱爐內碳素材料表面制備SiC涂層的方法”介紹了一種用碳氈和SiO₂粉末在石墨發熱體表面制備SiC涂層的方法，該方法過程相對簡單，易操作，重復性好。

申請公布號為CN 209497618 U的實用新型專利公開的“帶涂層的石墨發熱體”介紹了一種用漿料法在石墨加熱體表面制備碳化硼涂層的方法，改善了石墨發熱體的抗氧化性，延長其使用壽命。

文獻“王凱凱,李爭顯,汪欣,李偉,相遠帆.石墨和C/C復合材料表面ZrB₂-SiC陶瓷涂層的研究進展[J].表面技術,2020,49(01):103-112.”介紹了利用不同方法在石墨和C/C復合材料表面制備ZrB₂-SiC陶瓷涂層的研究情況，ZrB₂-SiC陶瓷涂層使涂層的抗氧化性、抗燒蝕性、抗熱沖刷性等都得到了較大的提升。

然而，上述涂層成分及制備方法仍存在一定不足之處。單一的SiC涂層高溫穩定性、耐磨性、抗熱震性較差。漿料法制備的碳化硼涂層與基體結合力差，高溫穩定性以及抗熱震性能不足等。ZrB₂-SiC陶瓷涂層和基體熱匹配性、涂層致密性較差，同樣無法達到良好的保護效果。

SiC具有高熔點、高溫強度高、抗氧化、耐腐蝕、熱膨脹系數小和化學穩定性好等特點，具有良好的防氧化性能，與石墨材料有良好的物理、化學相容性，是石墨材料的理想涂層。ZrC和ZrB₂具有高熔點、良好的熱穩定性以及化學穩定性等特點，能夠提高涂層的高溫穩定性。B₄C密度低、強度大，具有較好的高溫穩定性以及化學穩定性，可提高涂層的耐磨性，延長發熱體的使用壽命。BN膨脹系數低，具有良好的耐熱震性和高溫穩定性，可通過調節其含量提高涂層與石墨發熱體的結合力，提高發熱體的抗熱震性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單晶硅爐用加熱器SiC-ZrC-B4C-ZrB2-BN復合涂層及制備方法，在加熱部件上添加SiC-ZrC-B₄C-ZrB₂-BN復合涂層，降低富硅氣氛對發熱體的侵蝕。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種單晶硅爐用加熱器SiC-ZrC-B₄C-ZrB₂-BN復合涂層，所述SiC-ZrC-B₄C-ZrB₂-BN復合涂層覆于單晶硅爐用加熱器的加熱部件的表面。

優選的，所述SiC-ZrC-B₄C-ZrB₂-BN復合涂層的厚度為10～1000μm。