CN104261657B

CN104261657B - 成型石英坩埚的方法

Info

Publication number: CN104261657B
Application number: CN201410491790.8A
Authority: CN
Inventors: 邓亮亮; 康平; 张凤; 何钊煊
Original assignee: XUZHOU XIEXIN SOLAR ENERGY MATERIAL CO Ltd
Current assignee: XUZHOU XIEXIN SOLAR ENERGY MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: CN104261657A

Abstract

本发明公开了一种成型石英坩埚的方法，本发明属于石英坩埚生产领域。上述成型石英坩埚的方法包括如下步骤：对制备石英坩埚的石膏模具的模芯进行补水至模芯中的水分质量占模芯总质量的15％～20％，对石膏模具的模盖进行补水至模盖中的水分质量占模盖总质量的8％～12％，对石膏模具的四周边墙进行补水至四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的8％～12％；对模芯的R角进行补水至模芯R角中的水分质量占模芯R角总质量的18％～22％；在石膏模具用于成型石英坩埚的内表面上喷涂脱模剂；组装石膏模具，并利用石膏模具通过注浆成型来成型石英坩埚。该方法能够保持石膏模具的水分均匀，有效避免在石英坩埚成型过程中产生应力，从而有效避免脱掉石膏模具时在石英坩埚上口产生缺陷。

Description

成型石英坩埚的方法

技术领域

本发明涉及石英坩埚生产领域，特别是涉及一种成型石英坩埚的方法。

背景技术

石英坩埚生产工艺中一般使用石膏模具，利用石膏的吸水性可以把浆料中的水分快速除去，然后使坩埚成型。石膏模具包括模盖、四周边墙和模芯。采用注浆成型来进行坩埚成型时，模盖以及四周边墙与模芯之间能围成坩埚成型区，石英浆料首先通过模盖上的浇注口进入坩埚成型区，石膏模具开始吸水使石英浆料形成薄层。随着石英浆料的增多，该薄层逐渐增厚，经过一段时间的坯体成型后形成坩埚毛坯。当石英坩埚达到脱模条件时，进行脱模处理。在脱模过程中，需要用螺杆将石膏模具的模芯与坩埚毛坯进行分离，由于模芯有一定的稍度，对应于石英坩埚上口的模型尺寸最大，而脱模前坩埚毛坯与石膏模具相对紧密的联系在一起，因此在脱离模芯的过程中，石英坩埚上口即模芯口径尺寸最大的位置最易产生缺陷，如图1所示，石英坩埚上口易产生裂纹100。

发明内容

基于此，有必要针对脱模时石英坩埚上口易产生缺陷的问题，提供一种解决脱模时石英坩埚上口易产生缺陷问题的成型石英坩埚的方法。

一种成型石英坩埚的方法，包括如下步骤：

对制备所述石英坩埚的石膏模具的模芯进行补水至所述模芯中的水分质量占所述模芯总质量的15％～20％，对所述石膏模具的模盖进行补水至所述模盖中的水分质量占所述模盖总质量的8％～12％，对所述石膏模具的四周边墙进行补水至所述四周边墙中的水分质量占所述四周边墙总质量的8％～12％；

对所述模芯的R角进行补水至所述模芯R角中的水分质量占所述模芯R角总质量的18％～22％；

在所述石膏模具用于成型所述石英坩埚的内表面上喷涂脱模剂；

组装所述石膏模具，并利用所述石膏模具通过注浆成型来成型所述石英坩埚。

在其中一个实施例中，喷涂脱模剂之前对所述四周边墙上与所述模芯R角相对的R角进行补水，并保持所述边墙R角中的水分质量占所述边墙R角总质量的10％～14％。

在其中一个实施例中，在相邻两个所述四周边墙的连接处分别设置凹槽，所述石英坩埚成型后在与所述凹槽对应处形成凸起，所述成型石英坩埚的方法还包括将所述凸起打磨掉。

在其中一个实施例中，相邻两个所述凹槽可配合为半椭圆形，所述半椭圆形的长半轴为13mm～17mm，所述半椭圆形的短半轴为8mm～12mm。

在其中一个实施例中，相邻两个所述凹槽的截面可配合为半圆形，所述半圆形的半径为4mm～6mm。

在其中一个实施例中，相邻两个所述凹槽的截面可配合为三角形，相邻两个所述凹槽的截面边的夹角为45°～60°。

在其中一个实施例中，所述凹槽沿所述四周边墙分布。

上述成型石英坩埚的方法首先对模芯进行补水至模芯中的水分质量占模芯总质量的15％～20％，对模盖进行补水至模盖中的水分质量占模盖总质量的8％～12％，对四周边墙进行补水至四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的8％～12％，并对模芯的R角进行补水至模芯R角中的水分质量占模芯R角总质量的18％～22％，当模具和模芯R角的含水量达到要求后，再对石膏模具用于成型石英坩埚的内表面喷涂脱模剂，随后组装石膏模具，并利用石膏模具注浆成型石英坩埚。由于该方法在石英坩埚成型过程中对模芯R角进行专门补水处理，能够保持石膏模具的水分均匀，有效避免在石英坩埚成型过程中产生应力，从而有效避免脱掉石膏模具时在石英坩埚上口产生缺陷。因此，本发明的成型石英坩埚的方法能够有效解决脱模时石英坩埚上口易产生缺陷的问题。

附图说明

图1为石英坩埚的上口缺陷图；

图2为一实施方式的改进石英坩埚质量缺陷的方法的流程图；

图3为一实施方式的模盖的正视图；

图4为一实施方式的模盖的俯视图；

图5为一实施方式的四周边墙的示意图；

图6为一实施方式的模芯的示意图；

图7为一实施方式的第一边墙的正视图；

图8为一实施方式的第一边墙的俯视图；

图9为一实施方式的第一边墙的局部放大图；

图10为一实施方式的第二边墙的正视图；

图11为一实施方式的第二边墙的俯视图；

图12为一实施方式的第二边墙的局部放大图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

石英坩埚的生产工艺中一般使用石膏模具，利用石膏的吸水性可以把浆料中的水分快速除去，然后使石英坩埚成型。然而，在石英坩埚成型后脱离模芯的过程中，石英坩埚上口即模芯口径尺寸最大的位置最易产生缺陷。为此，本发明提供一种能够有效解决脱模时石英坩埚上口易产生缺陷问题的成型石英坩埚的方法。

如图2所示的成型石英坩埚的方法，包括如下步骤：

S10、对制备石英坩埚的石膏模具的模芯进行补水至模芯中的水分质量占模芯总质量的15％～20％，对石膏模具的模盖进行补水至模盖中的水分质量占模盖总质量的8％～12％，对石膏模具的四周边墙进行补水至四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的8％～12％。

实施方式的石膏模具包括模盖210、第一边墙220、第二边墙230和模芯240，如图3～图6所示。模盖210的中间位置设置浇注口212，石英坩埚成型时，石英浆料首先通过模盖上的浇注口212进入石膏模具的内部。两个第一边墙220和两个第二边墙230围成石膏模具的四周边墙。模盖210以及四周边墙与模芯240之间能围成坩埚成型区。

组装制备石英坩埚的石膏模具之前先通过补水机或空间雾化设备对模盖210、第一边墙220、第二边墙230和模芯240进行补水，使模芯240中的水分质量占模芯240总质量的15％～20％，模盖210中的水分质量占模盖210总质量的8％～12％，第一边墙220和第二边墙230中的水分质量分别占第一边墙220和第二边墙230总质量的8％～12％，并将该含水量保持在该范围内。

S20、对模芯的R角进行补水至模芯R角中的水分质量占模芯R角总质量的18％～22％。

如图6所示，模芯R角242的个数为4个。模芯R角242对垂直度有一定的要求，因此在组装石膏模具之前要用靠尺等测量工具对其进行测量，并将模芯R角242的平整度控制在1mm以内。

模芯R角242容易散失水分，在石英坩埚成型之后通过喷施脱模剂脱模之前，还要对模芯R角242专门进行加水处理。石英坩埚成型过程中对模芯R角242进行补水的步骤中，一般使用雾化水枪专门对模芯R角242进行补水，补水之后保持模芯R角242处中的水分质量占模芯R角总质量的18％～22％，使模芯R角242的含水量与模芯240表面的含水量相差不大。这样能够保持石膏模具的水分均匀，有效避免在石英坩埚成型过程中产生应力，从而有效避免脱掉石膏模具时在石英坩埚上口产生缺陷。

S30、在石膏模具用于成型石英坩埚的内表面上喷涂脱模剂。

脱模剂的作用是为了防止石英坩埚成型之后与石膏模具粘连在一起，不利于脱模。因此，需要在组装石膏模具之前在对石膏模具用于成型石英坩埚的内表面上喷涂脱模剂，这样能够有效减少脱模时石英坩埚上口裂纹的产生。

S40、组装石膏模具，并利用石膏模具通过注浆成型来成型石英坩埚。

组装石膏模具时，把模芯240水平放置在地面上，吹净成型面上的杂质，安装四个边墙，锁紧各边墙，防止漏浆。接着安装模盖210，安装完之后检查各密封面的密封情况，保证密封面的密封良好。

注浆成型是基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性，将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆，然后注入多孔石膏模具内，水分在被石膏模具吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层，脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体。石英坩埚是利用石膏模具通过注浆成型的方法来成型的。

此外，由于用于石英坩埚成型的石膏模具还包括四周边墙，即第一边墙220和第二边墙230。

如图5中所示，边墙R角224的个数为4个。而边墙R角224是石英坩埚的外表面接触模具的重要部分，因此需要严格控制。因此，对第一边墙220和第二边墙230进行补水之后对四周边墙上与模芯R角相对的R角即边墙R角224进行补水，并保持边墙R角224中的水分质量占边墙R角224总质量的10％～14％。此处严格控制边墙R角224的含水量也能够有效避免石英坩埚外表面上口缺陷的产生。

另外，还可以在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，如图7～图9所示，在每个第一边墙220上与第二边墙230对接的位置分别设置两个第一凹槽222。同时，在每个第二边墙230上与第一边墙220对接的位置也分别设置两个第二凹槽232，如图10～图12所示。四周边墙上凹槽的个数总共为8个，而且凹槽均匀分布。凹槽沿四周边墙工作面竖直分布。相邻两个凹槽的截面可配合为半椭圆形，即每个第一凹槽222和与其相邻的第二凹槽232的截面可配合为半椭圆形，该半椭圆形的长半轴可以为13mm～17mm，短半轴可以为8mm～12mm。由于石膏模具上凹槽的存在，使得石英坩埚成型之后，将在这些凹槽位置形成凸起，也就使得石英坩埚成型过程中将可能产生的缺陷形成于这些凸起位置，石英坩埚的毛坯烘干以后将这些凸起直接打磨掉，从而也就能把可能的缺陷去除掉，形成完好的石英坩埚。

此处需要说明的是，分别位于相邻两个四周边墙上的凹槽的截面可配合的形状不限于此，也可以为半圆形，半圆形的半径可以为4mm～6mm。相邻两个凹槽的截面也可配合为三角形，相邻两个凹槽的截面边的夹角可以为45°～60°。除此之外，相邻两个四周边墙上的凹槽的截面还可配合为其他形状。

下面为具体实施方式：

实施例1

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半椭圆形，半椭圆形的长半轴为13mm，短半轴为8mm。

通过补水机对制备石英坩埚的石膏模具进行补水，至模芯中的水分质量占模芯总质量的15％，模盖中的水分质量占模盖总质量的8％，四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的8％。

随后使用雾化水枪专门对4个模芯的R角分别进行补水至每个模芯R角中的水分质量占每个模芯R角总质量的18％，同时对分布在两个四周边墙上的4个R角分别进行补水至每个边墙R角中的水分质量占每个边墙R角总质量的10％。

分别对模芯R角和边墙R角补水之后，在石膏模具用于成型石英坩埚的内表面上喷涂脱模剂，即分别在模盖、四周边墙和模芯的内表面上喷涂脱模剂。

喷涂脱模剂之后组装石膏模具，利用石膏模具通过注浆成型来成型石英坩埚，随后脱模。

由于四周边墙上存在凹槽，石英坩埚成型时在凹槽处形成凸起，因此脱模后需将该凸起打磨掉，得到缺陷较少的石英坩埚。

本实施方式制作的210只石英坩埚进行成品检验，检验方法为显影检验，即在坩埚表面涂刷显影液，另用灯在涂刷显影液坩埚表面的背面照射，利用灯光查看坩埚缺陷。发现石英坩埚上口缺陷明显减少，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例为5.71％。而既未设置凹槽又未对石膏模具进行补水操作时，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例达18.02％。本实施方式可使石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例降低12％多。

实施例2

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半椭圆形，半椭圆形的长半轴为15mm，短半轴为10mm。

通过补水机对制备石英坩埚的石膏模具进行补水，至模芯中的水分质量占模芯总质量的18％，模盖中的水分质量占模盖总质量的10％，四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的10％。

随后使用雾化水枪专门对4个模芯的R角分别进行补水至每个模芯R角中的水分质量占每个模芯R角总质量的20％，同时对分布在两个四周边墙上的4个R角分别进行补水至每个边墙R角中的水分质量占每个边墙R角总质量的12％。

本实施方式制作的200只石英坩埚进行成品检验，检验方法为显影检验，发现石英坩埚上口缺陷明显减少，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例为5％。而既未设置凹槽又未对石膏模具进行补水操作时，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例达18.02％。本实施方式可使石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例降低近13％。

实施例3

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半椭圆形，半椭圆形的长半轴为17mm，短半轴为12mm。

通过补水机对制备石英坩埚的石膏模具进行补水，至模芯中的水分质量占模芯总质量的20％，模盖中的水分质量占模盖总质量的12％，四周边墙中的水分质量占四周边墙总质量的12％。

随后使用雾化水枪专门对4个模芯的R角分别进行补水至每个模芯R角中的水分质量占每个模芯R角总质量的22％，同时对分布在两个四周边墙上的4个R角分别进行补水至每个边墙R角中的水分质量占每个边墙R角总质量的14％。

本实施方式制作的190只石英坩埚进行成品检验，检验方法为显影检验，发现石英坩埚上口缺陷明显减少，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例为5.79％。而既未设置凹槽又未对石膏模具进行补水操作时，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例达18.02％。本实施方式可使石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例明显降低。

实施例4

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半圆形，半圆形的半径为4mm。

本实施方式制作的150只石英坩埚进行成品检验，检验方法为显影检验，发现石英坩埚上口缺陷明显减少，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例为5.33％。而既未设置凹槽又未对石膏模具进行补水操作时，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例达18.02％。本实施方式可使石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例明显降低。

实施例5

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半圆形，半圆形的半径为6mm。

实施例6

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。相邻两个凹槽的截面可配合为半圆形，半圆形的半径为5mm。

本实施方式制作的150只石英坩埚进行成品检验，检验方法为显影检验，发现石英坩埚上口缺陷明显减少，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例为6％。而既未设置凹槽又未对石膏模具进行补水操作时，石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例达18.02％。本实施方式可使石英坩埚上口存在缺陷的数目占检验总数的比例明显降低。

实施例7

在相邻两个四周边墙的连接处分别设置凹槽，四周边墙上总共有8个凹槽。凹槽的截面也可配合为三角形，相邻两个凹槽的截面边的夹角为50°。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种成型石英坩埚的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，喷涂脱模剂之前对所述四周边墙上与所述模芯R角相对的R角进行补水，并保持所述边墙R角中的水分质量占所述边墙R角总质量的10％～14％。

3.根据权利要求1所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，在相邻两个所述四周边墙的连接处分别设置凹槽，所述石英坩埚成型后在与所述凹槽对应处形成凸起，所述成型石英坩埚的方法还包括将所述凸起打磨掉。

4.根据权利要求3所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，相邻两个所述凹槽的截面可配合为半椭圆形，所述半椭圆形的长半轴为13mm～17mm，所述半椭圆形的短半轴为8mm～12mm。

5.根据权利要求3所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，相邻两个所述凹槽的截面可配合为半圆形，所述半圆形的半径为4mm～6mm。

6.根据权利要求3所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，相邻两个所述凹槽的截面可配合为三角形，相邻两个所述凹槽的截面边的夹角为45°～60°。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的成型石英坩埚的方法，其特征在于，所述凹槽沿所述四周边墙分布。