本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置及方法。该装置包括烧结平台、防护罩和石英坩埚，烧结平台位于防护罩的中央位置，高纯石英坩埚位于烧结平台的中央位置，防护罩位于石英坩埚的中央位置，防护罩内下部为熔融石英粉，防护罩内上部为过滤后空气，熔融石英粉的高度不超过烧结平台的二分之一，高纯熔融石英坩埚的宽度不超过烧结平台的台面宽度，熔融石英粉将防护罩完全掩埋，其高度不超过防护罩高度的二分之一。所制备的高纯熔融石英坩埚可满足高纯多晶硅的生产需要。硅的生产需要。硅的生产需要。
【技术实现步骤摘要】
一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置及方法
[0001]本专利技术涉及耐火材料制备领域，特别是指一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置及方法。
技术介绍
[0002]高纯晶体硅是高技术制造业不可或缺的重要原材料。高纯晶体硅可分为三种类型，直拉硅晶圆、区熔硅单晶和高纯硅多晶。长期以来，4个9至 10个9 的多晶硅制备技术一直依赖进口，国内企业无法生产。我国光伏产业的迅速发展推升了对高纯多晶硅的市场需求，然而受制于原材料的短缺和国际贸易争端，高纯多晶硅的供应成了限制我国光伏产业健康有序发展的卡脖子环节。因此，加快形成高纯多晶硅的国产替代，势在必行。
[0003]在高纯多晶硅的生产中，需要用到高纯熔融石英坩埚来浇注块体多晶硅，熔融石英坩埚的纯度直接影响高纯多晶硅的纯度，而高纯熔融坩埚在烧结环节极易受到加热电极和炉腔中挥发出的杂质的污染。本专利技术提出的烧结装置和方法可避免坩埚在烧结过程中受到污染，是制备高纯熔融石英坩埚的有效工艺途径和方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置及方法，所制备的高纯熔融石英坩埚可满足高纯多晶硅的生产需要。该装置包括烧结平台、防护罩和石英坩埚，烧结平台位于防护罩的中央位置，高纯石英坩埚位于烧结平台的中央位置，防护罩位于石英坩埚的中央位置，防护罩内下部为熔融石英粉，防护罩内上部为过滤后空气，熔融石英粉的高度不超过烧结平台的二分之一，高纯熔融石英坩埚的宽度不超过烧结平台的台面宽度，熔融石英粉将防护罩完全掩埋，其高度不超过防护罩高度的二分之一。
[0005]防护罩材质为高纯熔融石英坩埚，烧结容器材质同样为高纯熔融石英坩埚，防护罩与烧结容器之间存在缝隙，在烧结过程中并不密封，炉腔内空气过滤后可达防护罩内。高纯熔融石英粉体在大于1000℃时开始收缩，但其堆积密度较小，不会密封防护罩。烧结中，炉腔内加热电极和炉腔在高温下挥发出的杂质，经高纯熔融石英分体过滤后，不能进入防护罩内污染高纯石英坩埚。高温烧结过程中，高纯熔融石英粉的挥发产物，可以进入防护罩内，抑制高纯熔融石英坩埚的烧结分解，促进烧结致密化。此外，防护罩内经过滤后的空气亦可抑制烧结分解，促进烧结致密化。
[0006]采用该装置的方法包括步骤如下：步骤一：将脱蜡后熔融石英坩埚生坯放置于烧结装置中防护罩内的烧结平台上，并完成烧结装置的搭建组装；步骤二：将步骤一中完成组装的烧结装置放入烧结炉内，关上炉门，炉门不密封，保持炉腔和外界空气的连通；步骤三：将烧结炉加热升温，完成熔融石英坩埚生坯烧结，得到高纯熔融石英坩
埚。
[0007]进一步的，步骤三中烧结温度为1000～1500℃，优选为1300℃；恒温时间为0.2～15h，优选2h；升温速率为1～20℃/min，优选5℃/min。
[0008]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：（1）采用本专利技术装置和方法，可避免熔融石英坩埚在烧结过程中被炉腔和加热电极挥发出的杂质污染；（2）采用埋粉烧结工艺，高纯熔融石英粉体可过滤掉外界杂质，同时保持与外界空气的连通，以促进烧结致密化；（3）引入防护罩搭建烧结平台，可避免低强度的脱蜡生坯与熔融石英粉体直接接触，防止烧结过程中坩埚生坯开裂；（4）可制备出高纯高致密熔融石英坩埚，满足高纯多晶硅制备工艺对坩埚纯度的要求。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置结构示意图；其中：1为高纯熔融石英粉体（粒径100~200目）；2为高纯熔融石英粉体（粒径1000~2000目）；3为烧结平台；4为防护罩（防护罩材质为高纯熔融石英坩埚）；5为高纯熔融石英坩埚；6为过滤净化后的烧结气氛；7为烧结容器（烧结容器材质同样为高纯熔融石英坩埚）。
具体实施方式
[0010]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0011]本专利技术提供一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置及方法，如图1所示，烧结平台3位于防护罩4的中央位置，高纯熔融石英坩埚5位于烧结平台3的中央位置，防护罩4位于烧结容器7的中央位置，防护罩4内下部为高纯熔融石英粉体2，防护罩4内上部为过滤净化后的烧结气氛6，高纯熔融石英粉体2的堆积高度不超过烧结平台3的台面高度的二分之一，高纯熔融石英坩埚5的宽度不超过烧结平台3的台面宽度，高纯熔融石英粉体1的高度不超过防护罩7高度的二分之一。
[0012]应用该装置的方法包括步骤如下：步骤一：将脱蜡后熔融石英坩埚生坯放置于烧结装置中防护罩4内的烧结平台3上，并完成烧结装置的搭建组装；步骤二：将步骤一中完成组装的烧结装置放入烧结炉内，关上炉门，炉门不密封，保持炉腔和外界空气的连通；步骤三：将烧结炉加热升温，完成熔融石英坩埚生坯烧结，得到高纯熔融石英坩埚。
[0013]下面结合具体实施例予以说明。
[0014]实施例1（1）将脱蜡后熔融石英坩埚生坯放置于烧结装置中防护罩4内的烧结平台3上，并按照图1所示，完成烧结装置的搭建组装。其中，烧结平台3位于防护罩4的中央位置，高纯熔
融石英坩埚生坯5位于烧结平台的中央位置，防护罩4位于烧结容器6的中央位置，高纯熔融石英粉体2的堆积高度不超过烧结平台3的台面高度的二分之一，高纯熔融石英坩埚5的宽度不超过烧结平台3的台面宽度，高纯熔融石英粉体1的高度不超过防护罩7高度的二分之一；（2）将步骤（1）中完成组装的烧结装置放入烧结炉内，关上炉门，炉门不密封，保持炉腔和外界空气的连通；（3）将烧结炉加热升温，完成熔融石英坩埚生坯烧结，得到高纯熔融石英坩埚；进一步，步骤（1）中防护罩材质为高纯熔融石英坩埚，烧结容器材质同样为高纯熔融石英坩埚。高纯熔融石英粉体1的D
50
粒径为100目，高纯熔融石英粉体2的D
50
粒径为1000目；步骤（2）中防护罩与烧结容器之间存在缝隙，在烧结过程中不会密封，炉腔内空气过滤后可达防护罩内。高纯熔融石英粉体在大于1000℃时开始收缩，但其堆积密度较小，不会密封防护罩；步骤（3）烧结温度1100℃；恒温时间12h；升温速率2℃/min。高纯熔融石英粉体1和高纯熔融石英粉体2在1000℃高温下团聚收缩，但不会密封防护罩和烧结容器之间的缝隙。加热电极和炉腔在高温下挥发出的杂质，经高纯熔融石英粉体1和粉体2过滤后，不能进入防护罩内污染高纯石英坩埚。高温烧结过程中，高纯熔融石英粉体1和2的挥发产物，可以进入防护罩内，抑制高纯熔融石英坩埚的烧结分解，促进烧结致密化。此外，防护罩内经过滤后的空气亦可抑制烧结分解，促进烧结致密化；最后，可制备出高纯高致密熔融石英坩埚，满足高纯多晶硅制备工艺对坩埚纯度的要求。
[0015]实施例2如图1所示，按如下步骤进行：（1）将脱蜡后熔融石英坩埚生坯放置于烧结装置中防护罩4内的烧结平台3上，并按照图1所示，完成烧结装置的搭建组装。其中，烧结平台3位于防护罩4的中央位置，高纯熔融石英坩埚生坯5位于烧结平台的中央位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置，其特征在于：包括高纯熔融石英粉体（1）；高纯熔融石英粉体（2）；烧结平台（3）；防护罩（4）；高纯熔融石英坩埚（5）；过滤净化后的烧结气氛（6）；烧结容器（7）；防护罩材质为高纯熔融石英坩埚，烧结容器材质同样为高纯熔融石英坩埚。2.根据权利要求1所述的基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置，其特征在于：所述防护罩（3）材质为高纯熔融石英，烧结容器7的材质同样为高纯熔融石英。3.根据权利要求1所述的基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置，其特征在于：所述粉体（1）的粒径为100~200目，粉体（2）的粒径为1000~2000目。4.采用权利要求1所述的基于热压铸成型的高纯熔融石英坩埚烧结装置进行烧结的方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤一：将脱蜡后熔融石英坩埚生坯放置于烧结装置中防护罩内的烧结平台上，并完成烧结装置的搭建组装；步骤二：将步骤一中完成组装的烧结装置放入烧结炉内，关上炉门，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国庆，
申请(专利权)人：洛阳旭科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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