【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及舟托生产加工，尤其涉及一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法。
技术介绍
1、舟托是光伏、半导体行业扩散制程设备的关键承载部件，在光伏、半导体产业中的应用主要是在光伏电池片的生产过程中，作为承载光伏电池片的载体。在光伏、半导体行业中，传统的舟托材料主要是石英材质，但由于石英材质的舟托在高温环境下容易变形，且使用寿命较短，约为3-6个月，因此，碳化硅舟托作为一种新型的舟托材料，凭借其良好的热稳定性和长使用寿命，逐渐成为光伏、半导体产业中的首选舟托材料。
2、碳化硅具有很好的耐高温、耐腐蚀性能，其强度高，由于碳化硅陶瓷的化学特性，其成型困难，所以通常会采用反应烧结的方法来制备。反应烧结的方法包括粉料制备、坯块压制、烘干和烧结等步骤，这些步骤涉及的参数居多，比如粉料制备阶段要求配比合理的原料以及制备出粒径合规的粉料，坯块压制阶段要求合理的压力条件以及坯块尺寸设计，烘干以及烧结阶段的温度设置以及处理时间设置等，这些步骤如果设计的不合理，将会影响成品的硬度等指标。
3、碳化硅舟托可以替代石英舟托，有更长的使用寿命，可达5年以上。使用碳化硅舟托可以显著降低使用成本，减少因维护和维修导致的停线时间，减少产能损失。碳化硅作为制作碳化硅舟托的主要原料，其具有高强度、高弹性模量、高热膨胀系数、良好的抗热震性和耐酸碱腐蚀性等性能。由于碳化硅材料具有这些优异的性能故常常被应用于微电子、机械密封、航空航天和热交换等工业领域。而作为制备碳化硅陶瓷所用原料的碳化硅微粉对烧结后碳化硅陶瓷的各项性能有着显著影响
4、光伏、半导体行业通常使用石英材质的作为舟托来支撑晶舟，晶舟上装载硅片来做扩散、镀膜和退火工艺，由于行业对硅片的性能和效率要求日趋严格，广泛采用了快速热处理技术，对承载窑具提出了越来越严格的要求，石英舟托由于使用次数少，寿命短，极易损坏，逐渐被性能更为优良的碳化硅舟托所替代，但传统的反应烧结碳化硅材质舟托虽然承载强度和寿命能够满足行业要求，但其杂质含量尤其铁含量难于控制，大量的应用表明反应烧结碳化硅舟托里的铁含量会污染硅片，造成硅片的颜色加深而报废，因此寻求一种低铁含量无污染的高纯碳化硅舟托的制造方法尤为重要。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，包括以下步骤：
4、s1、酸洗提纯
5、将sic粉体倒入酸洗剂溶液中，进行超声辅助搅拌酸洗，获得酸洗浆料；其中，所述的酸洗剂溶液浓度为0.05～0.2mol/l，超声功率为180w～270w；
6、所述s1中，超声辅助搅拌酸洗的条件为：按液固比为(4～6):1，将待酸洗的sic粉体倒入酸洗剂溶液中，酸洗温度为60～70℃，超声频率为50～145khz，搅拌速度为150～350rpm，酸洗时间为50～150min；酸洗剂为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种组合；
7、s2、水洗、干燥处理
8、酸洗浆料经去离子水反复冲洗，并调节ph值为6-7，获得水洗后sic粉体，再进行烘干处理即得低铁含量的碳化硅粉末；
9、s3、原材料混合
10、将低铁含量的碳化硅粉末与耐高温粘结剂按照5-8:1.5-2比例混合均匀，将适量的烧结助剂添加到混合物中，混合研磨制备泥浆；其中所述烧结助剂的添加量为碳化硅粉末与耐高温粘结剂总量的10-25％。
11、s4、毛坯成型
12、采用注浆成型工艺获得舟托拆分部件毛坯，坯体通过自然干燥、热风干燥排出水分后修坯雕刻成符合尺寸要求的舟托拆分部件半成品，半成品进入感应炉经过温度2000-2300℃在惰性气体保护下高温纯化烧结，即得碳化硅舟托拆分部件素坯；
13、s5、拼接烧结
14、将碳化硅舟托拆分部件素坯进行拼接，拼接成完整的舟托后送入真空炉经过1650～1700℃高温渗硅烧结处理，出窑后经过研磨、喷砂、精洗、除杂和超声波清洗、干燥工艺处理，得到低铁含量无污染碳化硅舟托。
15、本专利技术所采用的平均粒径90～100μm、8～10μm和1.5～2.5μm三种粒度级配的绿碳化硅粉必须进行酸洗提纯处理，化学成分组成如下：sic％≥99.9％，fe2o3％≤0.005％；
16、原料称量、泥浆制备、注浆成型、自然干燥等半成品生产工序作业环境须控制在室温25℃～35℃，相对湿度40～50％，封闭无尘。
17、本专利技术采用的是注浆成型方式，严格控制生产过程中不能增加杂质含量尤其铁含量是本专利技术的关键，因此配料、泥浆制备、注浆成型、自然干燥等半成品生产过程所使用的搅拌机、球磨机、压力注浆机等设备和工器具与泥浆接触部分采用非金属内衬，可以是不锈钢和聚氨酯内衬，优选聚氨酯内衬，配料桶、注浆罐及搅拌桨、塑料杯要每次都要清洁干净，无水珠、无杂物。
18、泥浆制备步骤如下：
19、按重量比30～35:15～20：47～50分别称取平均粒径90～100μm、8～10μm和1.5～2.5μm三种粒度的碳化硅粉总计100kg，向球磨罐依次加入细粉和粗粉；并加入耐高温粘结剂、适量的烧结助剂，混合研磨制备泥浆。
20、测定球磨后的料浆性能：流动性和比重，球磨后料浆流动性≤35秒，比重≥2.4g/cm3且料浆中无成块未分散状的料即达到放料要求；
21、将球磨后的料浆放入料桶中用搅拌桨进行搅拌，料浆需搅拌40小时以上待料浆性能达到使用标准后方可使用。
22、本专利技术采用注浆方式成型，所有盛装泥浆的器具必须清洗干净，避免与其它材质泥浆相互污染；石膏模合模时要将石膏模用毛刷清扫干净，合模夹紧后将模型平放，用压缩空气再次吹扫干净，确保注浆过程不混入杂质；注浆前须进行真空脱气，真空度控制在-0.5～-1bar,注浆时用橡皮锤轻轻敲击石膏模表面，以利于气泡排除；等产品固化后脱模，脱模后自然干燥24小时，温度控制在≥25℃，湿度控制在≥40％。通过注浆成型获得碳化硅舟托拼接所需要的侧板、短板、连接板和小零件的毛坯。
23、本专利技术采用自然干燥和热风干燥两步干燥方式，经过自然干燥的毛体送入干燥炉进行干燥，干燥温度最高80℃，干燥时长46小时，这样通过自然干燥和热风干燥工艺，阻止干燥前期制品表面水分快速散发，很好的解决了制品的开裂问题。所采用的干燥炉热源为电加热管，安装热循环风机及管路，管路入口装有净化吸附器，用以净化循环热风中的灰尘、油气、水和其它杂质。
24、雕刻加工
25、将碳化硅舟托拼接所需要的侧板、短板、连接板和小零件的毛坯利用雕刻机加工成符合图纸要求的侧板、短板、连接板等半成品坯体。
26、纯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，超声辅助搅拌酸洗的条件为：按液固比为(4～6):1，将待酸洗的SiC粉体倒入酸洗剂溶液中，酸洗温度为60～70℃，超声频率为50～145kHz，搅拌速度为150～350rpm，酸洗时间为50～150min；
3.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述耐高温粘结剂的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述有机交联剂为水性聚氨酯分散液，固含量为35-50%，平均粒径为1-5um，平均分子量为500-2000。
5.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述烧结助剂为超纯碳黑、多孔硅、金属氧化物按照1.3:1.5-2:0.7-1进行复配。
6.根据权利要5所述的一种
7.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述混合研磨方法为：将所述碳化硅、耐高温粘结剂和烧结助剂置于内衬为四氟乙烯的球磨罐中湿混，使用球磨机球磨12-15h，转速为280-300r/min，每25分钟反转一次，球磨介质为氧化硅球磨珠。
8.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述步骤S4中毛坯成型时，将氮化硼乙醇溶液均匀涂覆于石墨模具内壁、垫片两端，乙醇挥发后装入干燥完全的粉料，压实。
9.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述碳化硅粉末选用平均粒径90～100μm、8～10μm和1.5～2.5μm三种粒度级配的3N绿碳化硅粉作为原料，三者比例控制在重量比30～35:15～20：47～50。
10.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述烧结助剂的添加量为碳化硅粉末与耐高温粘结剂总量的10-25%；低铁含量的碳化硅粉末与耐高温粘结剂按照5-8:1.5-2进行混合。
...【技术特征摘要】
1.一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，超声辅助搅拌酸洗的条件为：按液固比为(4～6):1，将待酸洗的sic粉体倒入酸洗剂溶液中，酸洗温度为60～70℃，超声频率为50～145khz，搅拌速度为150～350rpm，酸洗时间为50～150min；
3.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述耐高温粘结剂的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述有机交联剂为水性聚氨酯分散液，固含量为35-50%，平均粒径为1-5um，平均分子量为500-2000。
5.根据权利要求1所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述烧结助剂为超纯碳黑、多孔硅、金属氧化物按照1.3:1.5-2:0.7-1进行复配。
6.根据权利要5所述的一种光伏、半导体用低铁含量无污染碳化硅舟托的制造方法，其特征在于，所述金属氧化物为al2...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯春光，于永启，武国祥，
申请(专利权)人：沈阳西卡精细陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：
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