CN106245117B - 整体式碳碳坩埚及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式碳碳坩埚及其制造方法，该制造方法主要包括以下步骤：（1）整体针刺毡预制体制作；（2）对预制体进行预定型；（3）在碗型底部开三个圆周均布圆形通孔；（4）对预制体继续进行CVD增密；（5）对坩埚进行高温石墨化处理；（6）对坩埚进行机械加工，将碗部三个圆周均布孔加工成通孔；（7）加工相配合的堵头；（8）将堵头敲进坩埚碗部；（9）CVD涂层。本发明解决了现有整体式碳碳坩埚在CVD增密过程由于整体坩埚形状原因导致的增密气体在炉内滞留时间延长、局部区域压力增大而使得增密效率低，并且容易产生炭黑的难题，此外，采用该方法还可以大幅度提高单炉/单料柱产量。
Description
技术领域
本发明涉及单晶炉用碳碳坩埚领域，特别是涉及一种整体式碳碳坩埚及其制造方法。
背景技术
随着各国政府和人民对资源、环境保护意识和力度的增强，太阳能这一绿色环保产业在我国的发 展突飞猛进，单晶硅炉的数量由2006年的800台左右迅猛增加至现在的8000台左右，由此导致单晶硅炉必不可少的坩埚的需求急剧增长，从而也带动了碳/碳复合材料坩埚在单晶硅炉使用领域的快速发展。碳/碳复合材料坩埚,是由高强度炭纤维和炭素基质构成的复合材料加工而成的高技术产品，较之石墨制品节能、大幅度省材，且性能优异，具有长寿命、高比强度、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小、耐急冷急热不变形不开裂等优良性能；是替代单晶炉石墨坩埚的理想的升级产品。
目前，单晶炉用碳碳坩埚的结构主要有以下三种：
一：采用整体结构。
二：采用三（两）瓣式结构。
三：采用上下分节分体式结构。
本发明专利主要针对第一种整体式碳碳坩埚，整体式碳碳坩埚的生产制造流程为：预制体制作-预定型(CVD工艺)-2～3次整体增密(CVD工艺)-石墨化处理-加工-涂层(CVD工艺)。整体式碳/碳坩埚在制作过程中，主要是以CVD工艺进行增密，而CVD工艺的增密效率与气体流向、压力、温度有关，由于整体式碳/碳坩埚的形状特点类似于碗形，在进行CVD增密过程中，需要将整体式坩埚倒扣过来，让增密气体更多的接触碗形内表面，以提高增密的效果，采用该种方式进行增密时由于碗形底部为全封闭结构，使得气体容易聚集、压力升高，导致产生炭黑，并且进行批量生产时，只能一个料柱沉积一件，无法再继续叠加放置更多坩埚。
发明内容
为解决现有CVD增密过程中存在的上述至少一个问题，本发明的目的在于提供一种能够大幅提高单炉/料柱的装炉量，有效提高生产效率的整体式碳碳坩埚及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
整体式碳碳坩埚的制造方法，包括以下步骤：
（1）整体针刺毡预制体制作；
（2）对预制体进行50-80小时预定型；
（3）预定型之后在碗型底部开三个圆周均布圆形通孔；
（4）对预制体继续进行2-3次CVD增密，每次时间100-120小时；
（5）对坩埚进行高温石墨化处理；
（6）对坩埚进行机械加工，将碗部三个圆周均布孔加工成通孔；
（7）按紧配合尺寸公差加工三个相同尺寸的堵头；
（8）将三个堵头敲进坩埚碗部，形成整体坩埚，再对坩埚进行整体加工到最终尺寸；
（9）对整体加工过的碳碳坩埚进行CVD涂层。
优选地，所述步骤（6）中的通孔为T型通孔，步骤（7）中的堵头为T型堵头。
优选地，所述步骤（6）中的通孔为直圆孔，步骤（7）中的堵头采用在配合面打止动销钉。
由上述制造方法制造所得的整体式碳碳坩埚。
本发明具有以下有益效果：（1）通过预制体定型后加工开孔的方式在碗形底部特定位置开三个圆周均布通孔，让CVD工艺中的增密气体顺畅通过预制体内部，使得增密气体不会再局部聚集，提高增密效率；（2）碗形底部开三个圆周均布的通孔后，可以让增密气体更有效率的流经产品表面，可以将多件碗形整体坩埚在垂直方形叠加放置，能大幅提高单炉/料柱的装炉量，有效提高生产效率。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种整体式碳碳坩埚的制造方法，步骤如下：
（1）整体针刺毡预制体制作；
（2）对预制体进行50-80小时预定型（CVD工艺），此时预制体密度达到0.8-1.0g/cm3；
（3）预定型之后在碗型底部开三个圆周均布圆形通孔；
（4）对预制体继续进行2-3次CVD增密，每次时间约100-120小时，此时坩埚密度达到1.4-1.5 g/cm3；
（5）对坩埚进行高温石墨化处理；
（6）对坩埚进行机械加工，将碗部三个圆周均布孔加工成T型通孔；
（7）按紧配合尺寸公差加工三个相同尺寸的T型堵头；
（8）将三个T型堵头敲进坩埚碗部，形成整体坩埚，再对坩埚进行整体加工到最终尺寸；
（9）对整体加工过的碳/碳坩埚进行CVD涂层。
上述步骤中，开孔的位置，所开孔的形状，配套堵头的形状可以不一样。如不采用T型结构，采用直圆孔结构，并在配合面打止动销钉的方式。
通过上述方法制造所得的整体式碳碳坩埚的密度更高。
通过该方法，可以解决现有整体碳/碳坩埚在CVD增密过程由于整体坩埚形状原因导致的增密气体在炉内滞留时间延长、局部区域压力增大而使得增密效率低，并且容易产生炭黑的难题，此外，采用该方法还可以大幅度提高单炉/单料柱产量。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.整体式碳碳坩埚的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）整体针刺毡预制体制作；
（2）对预制体进行50-80小时预定型；
（3）预定型之后在碗型底部开三个圆周均布圆形通孔；
（4）对预制体继续进行2-3次CVD增密，每次时间100-120小时；
（5）对坩埚进行高温石墨化处理；
（6）对坩埚进行机械加工，将碗部三个圆周均布孔加工成通孔；
（7）按紧配合尺寸公差加工三个相同尺寸的堵头；
（8）将三个堵头敲进坩埚碗部，形成整体坩埚，再对坩埚进行整体加工到最终尺寸；
（9）对整体加工过的碳碳坩埚进行CVD涂层。
2.根据权利要求1所述的整体式碳碳坩埚的制造方法，其特征在于，所述步骤（6）中的通孔为T型通孔，步骤（7）中的堵头为T型堵头。
3.根据权利要求1所述的整体式碳碳坩埚的制造方法，其特征在于，所述步骤（6）中的通孔为直圆孔，步骤（7）中的堵头采用在配合面打止动销钉。
4.由权利要求1-3任一项整体式碳碳坩埚的制造方法制造所得的整体式碳碳坩埚。
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