CN101712527A - 一种不锈钢成型棒、其制作方法及成型棒的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石英坩埚制造领域，是一种不锈钢成型棒、其制作方法及成型棒的应用。本发明解决了现有技术领域石英玻璃成型棒易碎，精确度差，无法在使用中进行调整等问题，以及现有领域存在只能使用高纯材料进行成型棒制作的思维误区的问题，提供了一种不锈钢成型棒，包括棒体，定位指针；所述棒体上部分为不锈钢直棒结构，下部分为弯曲的不锈钢棒状结构，所述弯曲带有两段弧度，一段为R1，一段为R2；尾端为可调式定位针。本发明结实耐用，精确度高，调整方便。
Description
技术领域
本发明涉及石英坩埚制造领域，是一种不锈钢成型棒、其制作方法及成型棒的应用。
背景技术
国内所有用电弧法制造石英坩埚的企业在通过离心力让石英砂在模具内成形时都要使用成型工具一成型棒。传统的成型棒都是用石英玻璃棒弯制成的，但石英玻璃成型棒在使用过程中存在好多缺陷。
1、由于石英玻璃成型棒是易碎材质，所以在使用过程中不小心碰撞便使其断裂，特别是定位针极易断裂。
2、制造困难，同时精度又不高，由于石英玻璃变形点温度很高，所以必须到有氢氧燃烧火焰的专业厂家加工，由于是热加工，致使其球面底R1和R2与设计要求总会存在相差2-3mm的误差，最终造成坩埚R处间隙超标，影响石英坩埚的质量。
3、弯制成型后在使用中需要调整时，坩埚用户很难调整其角度和半径、顶尖，使用不方便。
但是，由于现有技术领域，现有技术人员受思想认识的束缚，认为高纯度的石英砂(sio2)在成型时只能使用同样高纯材质来制作成型棒，否则在高温时，会离解出金属类杂质，影响到单晶硅棒的质量，所以没有人尝试使用其他材质的成型棒。
发明内容
本发明的一个目的是为解决上述现有技术领域石英玻璃成型棒易碎，精确度差，无法在使用中进行调整等问题，以及现有领域存在只能使用高纯材料进行成型棒制作的思维误区等问题，提供一种结实耐用，精确度高，调整方便的不锈钢成型棒。
该不锈钢成型棒的生产通过不锈钢成型棒靠模进行。
为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了一种不锈钢成型棒，包括棒体，定位指针；所述棒体上部分为不锈钢直棒结构，下部分为弯曲的不锈钢棒状结构，所述弯曲带有两段弧度，一段为R1，一段为R2；尾端为可调式定位针。
R1和R2的弧度为现有技术，与现有技术的成型棒弧度一致。
所述的可调式定位针包括针体，调整螺丝；所述针体为顶端带有调整凹槽，中部为螺纹结构，下部为锥状的结构；针体中部与调整螺丝螺纹连接。
所述不锈钢成型棒棒体尾端与可调式定位针的调整螺丝部分固定连接，所述固定连接优选为焊接，也可以是一体成型的固定连接或铆接或螺纹连接等固定连接方式。
本发明的另一个技术方案提供了一种不锈钢成型棒制作方法。
不锈钢成型棒制作方法，是通过一种坩埚不锈钢成型棒靠模实现的，具体步骤如下：
1)用线切割机床将一块厚度大于不锈钢棒直径2mm和二块3-5mm厚不锈钢板割出成型棒的工作面，并组装成坩埚不锈钢成型棒靠模；
2)取φ10～φ16Mmm的不锈钢棒用乙炔焰将其烧软，然后放在坩埚不锈钢成型棒靠模上，敲打使其与坩埚不锈钢成型棒靠模贴合成型；
3)在成型后的不锈钢尾端焊接装置可调节定位针，并调整定位针有效长度，制作完成。
所述的坩埚不锈钢成型棒靠模，包括夹板，还包括端部夹口孔、定位销、紧固螺栓，靠模的工作面在夹板的左侧、下侧，工作面有一段直线和两段弧线所组成，左侧为直线段，下侧为R1弧线段，左下侧为R2弧线段，靠模的工作面的形状与不锈钢成型棒的形状相一致；夹板分为三层，两侧面夹板和中心夹板，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面呈凹形；三层夹板用定位销定位，用紧固螺栓连接。
所述端部夹口孔位于靠模的右下方，端部夹口孔的上半部是靠模向下的凹形工作面，端部夹口孔的下半部由两侧面夹板向下、向里侧延伸形成向上的凹形工作面，向下的凹形工作面和向上的凹形工作面在靠模的右下方组成端部夹口孔。
所述中心夹板的工作面截面为平面，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面截面是底边为平面的凹形，端部夹口孔为方形。
所述端部夹口孔的内切圆直径与不锈钢成型棒的直径大小相匹配。
所述中心夹板的工作面截面为圆弧形，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面截面是底边为圆弧的凹形；端部夹口孔为圆形。
所述端部夹口孔的圆孔直径与不锈钢成型棒的直径大小相匹配。
所述三层夹板的中部有一通孔，通孔的形状为方形或圆形。
本发明的一个技术方案提供了一种不锈钢成型棒的应用。
本发明不锈钢成型棒适用于石英坩埚生产的各种情况，尤其适于喷涂法制备石英坩埚。
石英砂放置在模具内，在离心力的作用下，通过应用不锈钢成型棒，在高温状态下成型，即可得到坩埚产品。
如热涂层法制备石英坩埚：在离心力的作用下，应用不锈钢成型棒，使石英砂在模具内成形之后，石英坩埚内表面通过3000℃度以上的高温条件下将石英砂融化并气化后，通过气流沉积作用把气化的高纯度的石英sio2粘附于石英坩埚内壁，经过反复气化---沉积---气化---沉积，最终在冷却后石英坩埚内表面形成一层厚度为0.7～2.0mm的无气泡层。
又如冷涂层法制备石英坩埚：在离心力的作用下，应用不锈钢成型棒，使石英砂在模具内成形之后，进行打磨整形，形成普通的石英坩埚，在坩埚表面涂一层能让坩埚表面转化为方石英的化学溶剂，如碱金属、碱土金属、重过渡金属的溶液或悬浊液；更进一步举例，如碳酸钡，氢氧化钡的溶液或悬浊液；坩埚使用时，在高温状态下会在表面形成坚硬的方石英的保护层，在一定的程度上增加了石英坩埚的强度和使用寿命.
本发明的有益效果在于：
1.本发明扭转了一个现有领域中的思维误区，提供一种结实耐用，精确度高，调整方便的不锈钢成型棒，同时也为石英坩埚生产领域中各种材质部件的使用提供了更多的可能，有利于促进现有技术领域坩埚生产行业的发展。
2.不锈钢的成型棒在石英砂成型时与石英砂接触的时间很短(60秒～80秒)没有影响石英砂纯度，发明人经大量研究发现，即使接触时间稍长些，有极少量的金属杂质分离出来，经过高温烧制过程，也不会对坩埚的品质产生影响，并不会对坩埚使用过程中的成晶造成影响。
3.不锈钢成型棒经久耐用，不容易损坏。
4.制造成型棒工艺简单，坩埚球面底的R1和与埚壁连接的R2都能与设计要求达成一致，这样保证坩埚R处的间隙，从而提高了石英坩埚的质量。
5.制造不锈钢成型棒的将定位针为可调节式的结构。这样方便调整其长度等，有利于方便生产应用。
6.同型号规格石英坩埚由于壁厚和底厚不同，所以在生产中需要调整时不锈钢成型棒很好调整，这样，即使是生产样品和少量产品时，也可以很方便应用，避免了设备的浪费。
7.申请人经大量实验，试生产的10″12″14″16″18″20″22″24″等型号规格的坩埚，都使用不锈钢成型棒，各种坩埚球面底R和与埚壁连接的R2都能与设计图纸一致，误差在0.5mm以下，所以能保证石英坩埚R处的间隙在2-3mm之间，标准规格定为3.5-5mm。
8.本发明不锈钢成型棒制作方法采用坩埚不锈钢成型棒靠模工艺简单，成本低，而且不锈钢原料丰富，价格低廉，发明人曾尝试过使用铂为原料制作成型棒，但是价格高昂，生产工艺复杂，而效果与不锈钢成型棒相差无几。
9.在喷涂法制备石英坩埚的工艺中，在通过成型棒成形后，进行高温喷涂或喷涂后高温烧制的过程，又在二氧化硅坩埚内表面涂覆了一层厚为0.7～2.0mm的高纯透明涂层，很好的解决了石英坩埚在高温度、长时间的状态下的强度问题，抗变形、抗下垂能力大大提高；同时，0.7～2.0mm的高纯透明涂层对原来二氧化硅坩埚本体进行了覆盖，在二氧化硅坩埚内表面形成了一层0.7～2.0mm的高纯二氧化硅层，解决了在拉晶过程中对坩埚内表面的纯度要求，即使使用不锈钢制品，也不会对生产及产品产生任何影响。大量实验及试生产实践证明，使用不锈钢成型棒对到单晶硅棒的质量不产生任何影响。
附图说明
附图1(A)：是本发明 主视剖视图；
附图1(B)：是本发明 左视图；
附图1(C)：是本发明 俯视图；
附图2不锈钢成型棒主视图；
附图3不锈钢成型棒A部分局部放大图；
附图4应用不锈钢成型棒制造坩埚的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1(A)、(B)、(C)所示，一种坩埚不锈钢成型棒靠模，包括夹板1，还包括端部夹口孔2、定位销3、紧固螺栓4，靠模的工作面在夹板1的左侧、下侧，工作面有一段直线和两段弧线所组成，左侧为直线段，下侧为R1弧线段，左下侧为R2弧线段，靠模的工作面的形状与不锈钢成型棒的形状相一致；夹板1分为三层，两侧面夹板11和中心夹板12，两侧面夹板11和中心夹板12形成的工作面呈凹形；三层夹板用定位销3定位，用紧固螺栓4连接。
端部夹口孔2位于靠模的右下方，端部夹口孔2的上半部是靠模向下的凹形工作面，端部夹口孔的下半部由两侧面夹板向下、向里侧延伸形成向上的凹形工作面，向下的凹形工作面和向上的凹形工作面在靠模的右下方组成端部夹口孔2。所述中心夹板12的工作面截面为平面，两侧面夹板11和中心夹板12形成的工作面截面是底边为平面的凹形，端部夹口孔为方形。端部夹口孔2的内切圆直径与不锈钢成型棒的直径大小相匹配。所述端部夹口孔的圆孔直径与不锈钢成型棒的直径大小相匹配。三层夹板的中部有一通孔，通孔的形状为方形。
制作时，先用线切割机床按照不锈钢成型棒的图纸用一块16mm厚度不锈钢板(中心夹板12)和二块5mm厚度不锈钢板(两侧面夹板11)割出成型棒的工作面，用定位销3定位，用紧固螺栓4连接，组装成不锈钢成型棒靠模。
实施例2
一种不锈钢成型棒9，包括棒体5，定位指针6；所述棒体上部分为不锈钢直棒结构5.1，下部分为弯曲的不锈钢棒状结构5.2，所述弯曲带有两段弧度，一段为R1，一段为R2；尾端为可调式定位针6。
R1半径80mm，R2半径503mm。
所述的可调式定位针6包括针体6.1，调整螺丝6.2；所述针体顶端带有调整凹槽，中部为螺纹结构，下部为锥状结构；针体中部螺纹结构与调整螺丝螺纹6.2连接。
所述不锈钢成型棒棒体尾端与可调式定位针的调整螺丝部分固定连接，所述固定连接为焊接。
实施例3
石英砂层7放置在模具8内，在离心力的作用下，通过应用不锈钢成型棒9，在高温状态下成型，即可得到坩埚产品。
Claims (8)
1.一种不锈钢成型棒，其特征在于，为不锈钢成型棒，包括棒体，定位指针；所述棒体上部分为不锈钢直棒结构，下部分为弯曲的不锈钢棒状结构，所述弯曲带有两段弧度，一段为R1，一段为R2；尾端为可调式定位针。
2.根据权利要求1所述不锈钢成型棒，其特征在于，所述的可调式定位针包括针体，调整螺丝；所述针体为顶端带有调整凹槽，中部为螺纹结构，下部为锥状的结构；针体中部与调整螺丝螺纹连接。
3.根据权利要求2所述不锈钢成型棒，其特征在于，所述不锈钢成型棒棒体尾端与可调式定位针的调整螺丝部分固定连接，所述固定连接为焊接。
4.制作如权利要求1所述的不锈钢成型棒的方法，是通过一种坩埚不锈钢成型棒靠模实现的，具体步骤如下：
1)用线切割机床将一块厚度大于不锈钢棒直径2mm和二块3-5mm厚不锈钢板割出成型棒的工作面，并组装成坩埚不锈钢成型棒靠模；
2)取10～dφ16Mmm的不锈钢棒用乙炔焰将其烧软，然后放在坩埚不锈钢成型棒靠模上，敲打使其与坩埚不锈钢成型棒靠模贴合成型；
3)在成型后的不锈钢尾端焊接装置可调节定位针，并调整定位针有效长度，制作完成。
5.根据权利要求4所述不锈钢成型棒的制作方法，其特征在于，所述的坩埚不锈钢成型棒靠模，包括夹板，还包括端部夹口孔、定位销、紧固螺栓，靠模的工作面在夹板的左侧、下侧，工作面有一段直线和两段弧线所组成，左侧为直线段，下侧为R1弧线段，左下侧为R2弧线段，靠模的工作面的形状与不锈钢成型棒的形状相一致；夹板分为三层，两侧面夹板和中心夹板，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面呈凹形；三层夹板用定位销定位，用紧固螺栓连接。
6.根据权利要求5所述不锈钢成型棒的制作方法，其特征在于，所述端部夹口孔位于靠模的右下方，端部夹口孔的上半部是靠模向下的凹形工作面，端部夹口孔的下半部由两侧面夹板向下、向里侧延伸形成向上的凹形工作面，向下的凹形工作面和向上的凹形工作面在靠模的右下方组成端部夹口孔；所述中心夹板的工作面截面为平面，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面截面是底边为平面的凹形，端部夹口孔为方形；或，所述中心夹板的工作面截面为圆弧形，两侧面夹板和中心夹板形成的工作面截面是底边为圆弧的凹形；端部夹口孔为圆形。
7.根据权利要求6所述不锈钢成型棒的制作方法，其特征在于，所述端部夹口孔的内切圆直径与不锈钢成型棒的直径大小相匹配；所述三层夹板的中部有一通孔，通孔的形状为方形或圆形。
8.如权利要求1所述的一种不锈钢成型棒的应用，其特征在于，适用于喷涂法制备石英坩埚的工艺中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
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Owner name: YUYAO JINGYING CRUCIBLE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HUANG JIE Effective date: 20110926 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110926 Address after: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Applicant after: YuYao JingYing Crucible Co., Ltd. Address before: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Applicant before: Huang Jie Effective date of registration: 20110926 Address after: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Applicant after: YuYao JingYing Crucible Co., Ltd. Address before: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Applicant before: Huang Jie |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: YUYAO QIMING QUARTZ CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: YUYAO JINGYING CRUCIBLE CO., LTD. Effective date: 20130424 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Naijun Inventor before: Huang Naijun Inventor before: Huang Jie Inventor after: Huang Naijun Inventor before: Huang Naijun Inventor before: Huang Jie |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: HUANG NAIJUN HUANG JIE TO: HUANG NAIJUN |
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Effective date of registration: 20130424 Address after: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Patentee after: Yuyao Qiming quartz Co., Ltd. Address before: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Patentee before: YuYao JingYing Crucible Co., Ltd. Effective date of registration: 20130424 Address after: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Patentee after: Yuyao Qiming quartz Co., Ltd. Address before: 315450, No. 98, Dong Zhen Road, Ma Ma, Yuyao, Zhejiang Patentee before: YuYao JingYing Crucible Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20120704 Termination date: 20190521 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |