一种单晶炉用炭素材料组合坩埚制造技术

一种单晶炉用炭素材料组合坩埚，包括由炭-炭复合材料或石墨材料制成的组合坩埚埚体，所述组合坩埚埚体包括埚筒(1)、埚碗(2)、埚托(3)，所述埚筒(1)为圆筒状，所述埚碗(2)底部设有圆孔，埚碗(2)由至少2瓣埚碗构件组成；所述埚托(3)中间设有与埚碗(2)底部圆孔相适配的凸台，凸台上设有与石英坩埚相适配的凹圆弧，埚碗(2)装配在埚托(3)上，埚筒(1)装配在埚碗(2)上沿，埚筒(1)的底端与埚碗(2)上部搭接。本发明专利技术结构简单，操作方便，能有效地减轻去除石英埚残体时对组合坩埚的损伤，延长了组合坩埚的使用寿命，此外，组合坩埚的圆度好且稳定，拉晶时整棒率和成晶率较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种坩祸，具体涉及一种单晶炉用炭素材料组合坩祸。技术背景目前，单晶炉拉制单晶硅棒时，盛装多晶硅块等原料的石英坩祸放入位于祸托之上的坩祸内，在保护性气氛中加热熔化，调控到工艺温度后，籽晶经导流筒插入熔融多晶硅液中，坩祸放在祸托上由其下的祸托轴带动一同旋转，同时，籽晶也逆向旋转并向上提升，使多晶硅液按籽晶的硅原子排列顺序结晶凝固成单晶硅棒。在单晶硅棒拉制过程中，炉内温度高达1550°C左右，此时，石英坩祸变软，要靠外面的坩祸承托，拉晶后残留的石英坩祸常紧贴坩祸内壁。由于石英坩祸是一次性工装，必须逐炉更换，当坩祸为整体结构时，则石英坩祸去除较为困难，去除时甚至损坏坩祸祸体。当坩祸祸体采用多瓣结构时，如石墨坩祸，因其力学性能较差，在高温环境中使用，要承托石英坩祸及原材料的重量，并处于旋转状态，在外力的作用下容易破裂。为提高坩祸的力学性能，也有采用碳/碳复合材料制备多瓣结构坩祸。多瓣结构坩祸虽然能解决去除石英坩祸残体的问题，但其多瓣结构仅靠其底锥面与祸托的内锥面配合而成为一体，由于多瓣结构坩祸的圆度不佳，且在使用过程中，其圆度还有可能发生变化，影响拉晶环境的稳定，整棒率和成晶率均受到影响，导致企业生产成本增加。CN 201110146108.8公开了一种炭素材料组合坩祸的组合方法及组合坩祸。该组合坩祸祸碗的底部为实体结构，依然存在难于去除祸碗底部石英坩祸残体的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可方便去除石英坩祸残体且又能保持坩祸圆度的单晶炉用炭素材料组合坩祸。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:一种单晶炉用炭素材料组合坩祸，包括由炭-炭复合材料或石墨材料制成的组合坩祸祸体，所述组合坩祸祸体包括祸筒、祸碗、祸托，所述祸筒为圆筒状，所述祸碗底部设有圆孔，祸碗由至少2瓣祸碗构件组成；所述祸托中间设有与祸碗底部圆孔相适配的凸台，凸台上设有与石英坩祸相适配的凹圆弧，祸碗装配在祸托上，祸筒装配在祸碗上，祸筒的底端与祸碗上部搭接。进一步，为确保祸筒和祸碗的同轴度，祸筒和祸碗的搭接处为锥面搭接。锥角可为90。?110。。进一步，为了确保祸筒和祸碗搭接的稳定性，祸筒和祸碗的搭接接口高度优选10?30mm。进一步，为了更方便地去除祸碗底部石英坩祸残体，祸碗底部圆孔直径优选150?420mm。进一步，为了更方便地去除石英坩祸残体，构成祸碗的相邻祸碗壁组件之间的间隙为0.5?3.0mm。进一步，构成祸碗的祸碗构件数量优选2?4瓣。进一步，祸筒的高度为30?230mm。进一步，祸托由等静压石墨材料制成。进一步，所述炭-炭复合材料的密度彡1.2g/ cm3。本专利技术组合坩祸的制造装配过程:先制备祸筒、祸碗、祸托；再将祸托放置于单晶炉内的托杆轴上，接着将祸碗构件一瓣瓣安装在祸托上，然后将祸筒装配在祸碗的上部，搭接扣紧，由此即组装成一个整体的组合坩祸。使用时，将石英坩祸安装在组合坩祸内，再将硅料装入石英坩祸内即可。本专利技术组合坩祸的拆卸过程:先将组合坩祸连同石英坩祸一起从单晶炉内吊出，去除祸托，再从石英坩祸外表面一瓣瓣拆卸祸碗构件，最后拆卸祸筒。这样拆卸，不必将石英坩祸敲碎，组合坩祸拆卸后，石英坩祸整体仍可保持基本完整。本专利技术与现有技术相比，有以下优点: (I)本专利技术组合坩祸，结构简单，使用操作简便，可减轻工人的劳动强度，并能有效地减轻拆卸组合坩祸时对石英坩祸的损伤，且能有效地减少组合坩祸祸碗底部的石英坩祸残体，延长组合坩祸的使用寿命。(2)本专利技术组合坩祸的圆度好，且稳定，拉晶时整棒率和成晶率较高。【附图说明】图1为本专利技术单晶炉用炭素材料组合坩祸的结构示意图； 图2为图1所示组合坩祸的俯视图。其中:1_祸筒，2_祸碗，3_祸托，4_相邻祸碗构件之间的间隙。【具体实施方式】以下结合实例对本专利技术作进一步说明。实施例1 如图1、2所示，本实施例单晶炉用炭素材料组合坩祸，包括由炭-炭复合材料与石墨材料制成的组合坩祸祸体，所述组合坩祸祸体包括祸筒1、祸碗2、祸托3，所述祸筒I为圆筒状，所述祸碗2的底部设有圆孔，祸碗2由2瓣祸碗构件组成；所述祸托3中间设有与祸碗2的底部圆孔相适配的凸台，凸台上设有与石英坩祸相适配的凹圆弧，祸碗2装配在祸托3上，祸筒I装配在祸碗2上，祸筒的底端与祸碗上部搭接。本实施例组合坩祸的祸筒I和祸碗2采用炭-炭复合材料制备，所述的炭-炭复合材料是由纯碳元素组成的炭纤维增强炭基体复合材料，其成型由炭纤维网胎和炭布经叠层复合成预制件，再通过化学气相沉积增密和/或浸渍增密后制成坯体，最后经过机加工成祸筒1、埚碗2，其密度为1.2g/ cm3;祸托3由等静压石墨材料制成。为确保祸筒I和祸碗2的同轴度，祸筒I和祸碗2的搭接处为锥面搭接，锥面的锥角为90°，祸筒I的高度为30mmo为了确保祸筒I和祸碗2搭接的稳定性，祸筒I和祸碗2的搭接高度为10mm。为了方便地去除祸碗2底部的石英坩祸残体，祸碗2底部圆孔直径为150mm，祸碗2每瓣之间的间隙为3.0_。使用时，先将祸托3放于单晶炉内的托杆上，然后将祸碗2、祸筒I组装成一个整体坩祸，将石英坩祸放入组合坩祸之中，再将多晶硅等原材料放入石英坩祸内，在保护气氛环境中将多晶硅等原材料加热熔化进行单晶硅棒的生产。当单晶硅棒拉制完毕去除石英坩祸残体时，先将组合坩祸连同石英坩祸一起从炉内吊出，去除祸托3，一瓣瓣从石英坩祸表面拆卸祸碗2，最后除去祸筒I ;这样拆卸的石英坩祸是一个整体的。经实践试用，本专利技术操作方便，能有效地减轻了去除石英祸残体时对组合坩祸的损伤，延长组合坩祸的使用寿命；此外，组合坩祸的圆度好且稳定，相对于使用多瓣石墨祸拉晶，其整棒率提尚3 %?10 %。实施例2 本实施例与实施例1的区别仅在于，祸筒1、祸碗2由炭-炭复合材料制成，其密度为1.5g/ cm3;祸筒I和祸碗2的接触面为锥面配合，其锥角为110°，祸筒I的高度为230mm ；祸筒I和祸碗2的搭接高度为30mm ;祸碗2底部圆孔直径为420mm，祸碗2每瓣之间的间隙为 0.5mmο余同实施例1。实施例3 本实施例与实施例1的区别仅在于，祸筒1、祸碗2由炭-炭复合材料制成，其密度为1.7g/ cm3;祸筒I和祸碗2的接触面为锥面配合，其锥角为100°，祸筒I的高度为150mm ；祸筒I和祸碗2的搭接高度为20mm ;祸碗2底部圆孔直径为300mm，祸碗2每瓣之间的间隙为 0.5mmο余同实施例1。实施例4 本实施例与实施例1的区别仅在于，祸筒1、祸碗2由炭-炭复合材料制成，其密度为1.4g/ cm3;祸筒I和祸碗2的接触面为锥面配合，其锥角为95°，祸筒I的高度为150mm ；祸筒I和祸碗2的搭接高度为15mm ;祸碗2底部圆孔直径为350mm，祸碗2每瓣之间的间隙为 1.5mmο余同实施例1。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何限制，凡是根据本专利技术技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本专利技术技术方案的保护范围。【主权项】1.一种单晶炉用炭素材料组合坩祸，包括由炭-炭复合材料或石墨材料制成的组合坩祸祸体，所述组合坩祸祸体包括祸筒(1)、祸碗(2)、祸托(3)，所述祸筒(I)为圆筒状，其特征在于，所述祸碗(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单晶炉用炭素材料组合坩埚，包括由炭‑炭复合材料或石墨材料制成的组合坩埚埚体，所述组合坩埚埚体包括埚筒(1)、埚碗(2)、埚托(3)，所述埚筒(1)为圆筒状，其特征在于，所述埚碗(2)底部设有圆孔，埚碗(2)由至少2瓣埚碗构件组成；所述埚托(3)中间设有与埚碗(2)底部圆孔相适配的凸台，凸台上设有与石英坩埚相适配的凹圆弧，埚碗(2)装配在埚托(3)上，埚筒(1)装配在埚碗(2)上，埚筒(1)的底端与埚碗(2)上部搭接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴开瑛，崔金，张治军，李猛，
申请(专利权)人：湖南南方搏云新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43