CN114918741A - 一种单晶硅超薄壁管加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单晶硅超薄壁管加工工艺，涉及单晶硅技术领域。本发明包括以下步骤：S1：加工内孔；S2：一次磨削；S3：清洗；S4：二次磨削；S5：清洗；S6：三次磨削；S7：清洗；S8：内表面抛光；S9：清洗；S10：双面抛光；S11：清洗；S12：检验。本发明通过采用多次磨削以达到所需壁厚，且每次磨削后，均进行细致的清洗工作，使得制备的单晶硅超薄壁管尺寸精度高，且进行内表面抛光以及双面抛光，高精度的抛光处理可得到超光滑内外表面，生产出的单晶硅超薄壁管的质量更好，解决市面上单晶件超薄壁管件加工困难的问题。

Description

一种单晶硅超薄壁管加工工艺
技术领域
本发明属于单晶硅技术领域，特别是涉及一种单晶硅超薄壁管加工工艺。
背景技术
单晶硅通常指的是硅原子的一种排列形式形成的物质，硅是最常见应用最广的半导体材料，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。
单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。单晶硅材料制造要经过如下过程：石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割。
单晶硅主要应用于太阳能电池，应用最早的是硅太阳能电池，其转换效率高，技术最为成熟，多用于光照时间少，光照强度小、劳动力成本高的区域，如航空航天领域等，通过采用不同的硅片加工及电池处理技术，国内外各科研机构和电池厂家都生产制备出了较高效率的单晶硅电池。
单晶硅管是以单晶硅棒为原料经加工而成的，主要用于高纯硅料的生产设备如流化床等设备的内衬，用来隔绝原料与金属管道内壁的接触，避免因此影响产品的纯度。目前市面上加工单晶硅管件时，对于一些壁厚超薄的管件没有办法加工出成品，同时伴随着报废的可能，必然会增加成本和加工费用，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶硅超薄壁管加工工艺，采用多次磨削以达到所需壁厚，且每次磨削后，均进行细致的清洗工作，使得制备的单晶硅超薄壁管尺寸精度高，且进行内表面抛光以及双面抛光，高精度的抛光处理可得到超光滑内外表面，生产出的单晶硅超薄壁管的质量更好，解决市面上单晶件超薄壁管件加工困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种单晶硅超薄壁管加工工艺，包括以下步骤：
S1：加工内孔，采用定制刀具将单晶硅管件的内孔做出，壁厚留有余量；
S2：一次磨削，使用定位工装将单晶硅管件夹紧于磨床上，并将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行一次磨削；
S3：清洗，一次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S4：二次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行二次磨削；
S5：清洗，二次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S6：三次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行三次磨削、四次磨削等，直至将壁厚逐渐磨削至所需要求；
S7：清洗，多次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S8：内表面抛光，壁厚达标后，对单晶硅管件的内表面进行抛光处理；
S9：清洗，内表面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S10：双面抛光，对单晶硅管件的内表面和外表面进行双面抛光处理；
S11：清洗，双面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面和外表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S12：检验，通过检验设备对单晶硅管件进行检测，检验合格后，对该单晶硅超薄壁管进行包装储存。
进一步地，所述精细金刚砂轮沿轴向的进给运动轨迹设置为螺旋线型。
进一步地，所述精细金刚砂轮的磨削速度设置为200m/min。
进一步地，所述精细金刚砂轮的磨削进给量设置为6μm/min。
进一步地，所述精细金刚砂轮的磨削温度设置为50～60℃。
进一步地，所述S8中内表面抛光采用机械研磨为主，光催化辅助化学机械抛光为辅的抛光方式，先通过机械研磨进行粗抛光，再通过光催化辅助化学机械抛光进行精抛光。
进一步地，所述S10中双面抛光均采用光催化辅助化学机械抛光的抛光方式。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明工艺采用多次磨削以达到所需壁厚，减径量合理，且每次磨削后，均进行细致的清洗工作，使得制备的单晶硅超薄壁管尺寸精度高，可推广性较强，解决市面上单晶硅超薄壁管加工困难的问题。
2、本发明在多次磨削加工时，保证加工质量的同时，选取合适的磨削速度、磨削进给量以及磨削温度，可以提高工件的生产速度，单晶硅管件不易断裂，成品的合格率高。
3、本发明通过在磨削结束后，进行内表面抛光，再进行双面抛光，高精度的抛光处理可得到超光滑内外表面，生产出的单晶硅超薄壁管的质量更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1所示，本发明为一种单晶硅超薄壁管加工工艺，包括以下步骤：
S1：加工内孔，采用定制刀具将单晶硅管件的内孔做出，壁厚留有余量；
S2：一次磨削，使用定位工装将单晶硅管件夹紧于磨床上，并将单晶硅管件升温至磨削温度50～60℃，用定制的精细金刚砂轮对其进行一次磨削，精细金刚砂轮沿轴向的进给运动轨迹设置为螺旋线型，精细金刚砂轮的磨削速度设置为200m/min，精细金刚砂轮的磨削进给量设置为6μm/min；
S3：清洗，一次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S4：二次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度50～60℃，用定制的精细金刚砂轮对其进行二次磨削，精细金刚砂轮沿轴向的进给运动轨迹设置为螺旋线型，精细金刚砂轮的磨削速度设置为200m/min，精细金刚砂轮的磨削进给量设置为6μm/min；
S5：清洗，二次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S6：三次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度50～60℃，用定制的精细金刚砂轮对其进行三次磨削、四次磨削等，直至将壁厚逐渐磨削至所需要求，精细金刚砂轮沿轴向的进给运动轨迹设置为螺旋线型，精细金刚砂轮的磨削速度设置为200m/min，精细金刚砂轮的磨削进给量设置为6μm/min；
S7：清洗，多次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S8：内表面抛光，壁厚达标后，对单晶硅管件的内表面进行抛光处理，采用机械研磨为主，光催化辅助化学机械抛光为辅的抛光方式，先通过机械研磨进行粗抛光，再通过光催化辅助化学机械抛光进行精抛光；
S9：清洗，内表面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S10：双面抛光，对单晶硅管件的内表面和外表面进行双面抛光处理，采用光催化辅助化学机械抛光的抛光方式；
S11：清洗，双面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面和外表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S12：检验，通过检验设备对单晶硅管件进行检测，检验合格后，对该单晶硅超薄壁管进行包装储存。
本发明工艺采用多次磨削亦达到所需壁厚，减径量合理，且在每次磨削加工时，保证加工质量的同时，选取合适的磨削速度、磨削进给量以及磨削温度，可以提高工件的生产速度，单晶硅管件不易断裂，成品的合格率高，通过对磨削、抛光后的管件进行细致的清洗工作，使得制备的单晶硅超薄壁管尺寸精度高，质量好，且在内表面抛光和双面抛光的高精度的抛光处理下，可得到超光滑内外表面，生产出的单晶硅超薄壁管的质量更好。
以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：加工内孔，采用定制刀具将单晶硅管件的内孔做出，壁厚留有余量；
S2：一次磨削，使用定位工装将单晶硅管件夹紧于磨床上，并将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行一次磨削；
S3：清洗，一次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S4：二次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行二次磨削；
S5：清洗，二次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S6：三次磨削，将单晶硅管件升温至磨削温度，用定制的精细金刚砂轮对其进行三次磨削、四次磨削等，直至将壁厚逐渐磨削至所需要求；
S7：清洗，多次磨削完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S8：内表面抛光，壁厚达标后，对单晶硅管件的内表面进行抛光处理；
S9：清洗，内表面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S10：双面抛光，对单晶硅管件的内表面和外表面进行双面抛光处理；
S11：清洗，双面抛光完毕后，通过喷淋管喷出酸液和清水，对单晶硅管件的内表面和外表面进行全面的酸洗和清洗，并烘干水分；
S12：检验，通过检验设备对单晶硅管件进行检测，检验合格后，对该单晶硅超薄壁管进行包装储存。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述精细金刚砂轮沿轴向的进给运动轨迹设置为螺旋线型。
3.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述精细金刚砂轮的磨削速度设置为200m/min。
4.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述精细金刚砂轮的磨削进给量设置为6μm/min。
5.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述精细金刚砂轮的磨削温度设置为50～60℃。
6.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述S8中内表面抛光采用机械研磨为主，光催化辅助化学机械抛光为辅的抛光方式，先通过机械研磨进行粗抛光，再通过光催化辅助化学机械抛光进行精抛光。
7.根据权利要求1所述的一种单晶硅超薄壁管加工工艺，其特征在于，所述S10中双面抛光均采用光催化辅助化学机械抛光的抛光方式。
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