炭素材料组合坩埚制造技术

本实用新型专利技术公开了一种方便去除石英坩埚残体且又保持坩埚圆度的炭素材料组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，其特征是所述的埚体包括埚筒（1）、埚碗（3），所述的埚筒（1）为圆筒状，所述的埚碗（3）为2瓣～4瓣，本实用新型专利技术结构简单，操作方便，减轻了工人的劳动强度，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。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高温炉用工装，具体地说是一种坩埚，特别是涉及一种炭素材料组合坩埚。
技术介绍
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埚放入位于埚托之上的坩埚内，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，坩埚放在埚托上由其下的埚托轴带动一同旋转，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1500°C左右，此时，石英坩埚变软，要靠外面的坩埚承托，拉晶后残留的石英坩埚常紧贴坩埚内壁。由于石英坩埚是一次性工装，必须逐炉更换，当坩埚为整体结构时，则石英坩埚去除较为困难，去除时甚至损坏坩埚。当坩埚采用多瓣结构时，如石墨坩埚，因其力学性能较差，石墨坩埚在高温环境中使用，要承托石英坩埚及原材料的重量，并处于旋转状态，在外力的作用下容易破裂，因此，目前单晶炉用石墨坩埚一般采用多瓣结构。为提高了坩埚的力学性能，也有采用碳/碳复合材料制备多瓣结构坩埚。多瓣结构坩埚虽然能解决去除石英坩埚残体的问题，但其多瓣结构仅靠其底锥面与埚托的内锥面配合而成为一体，多瓣结构坩埚的圆度不佳，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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种方便去除石英坩埚残体且又保持坩埚圆度的炭素材料组合坩埚。本技术是采用如下技术方案实现其专利技术目的的，一种炭素材料组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，所述的埚体包括埚筒、埚碗，所述的埚筒为圆筒状，所述的埚碗为2瓣 4瓣。本技术为确保埚筒和埚碗的同轴度，埚筒和埚碗的接触面为锥面配合，其锥角为90° 150°。本技术为保证组合坩埚的圆度，埚筒的高度为30 mm 210 mm。本技术为保证组合坩埚的强度，使埚筒和埚碗组合成一体，埚筒与埚碗的连接对应处分别设有连接孔，连接孔内设有连接销，所述连接销的直径为5 mm 10 mm，长度为 15 mm 50 mm。由于采用上述技术方案，本技术较好的实现了专利技术目的，其结构简单，操作方便，减轻了工人的劳动强度，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。附图说明图1是本技术的结构示意图2是连接销2为圆柱结构时的示意图；图3是连接销2为单头螺柱结构时的示意图；图4是连接销2为单头圆锥结构时的示意图；图5是连接销2为双头圆锥结构时的示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步说明。实施例1:由图1可知，一种炭素材料组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，所述的埚体包括埚筒1、埚碗3，所述的埚筒1为圆筒状，所述的埚碗3为2瓣 4瓣 (本实施例为2瓣)。本实施例组合坩埚采用碳/碳复合材料制备，所述的碳/碳复合材料是由纯碳元素组成的碳纤维增强碳基体复合材料，其成型由碳纤维网胎和碳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，最后经过机加工成埚筒1、埚碗3。本技术为确保埚筒1和埚碗3的同轴度，所述埚筒1和埚碗3的连接处为锥面配合，其锥角为90° 150° (本实施例为130° )。本技术为保证组合坩埚的圆度，所述埚筒1的高度为30 mm 210 mm(本实施例为 100 mm)。所述组合坩埚组合、使用时，多瓣结构埚碗3的端口与埚筒1采用锥面配合，下部靠其底锥面与埚托5的内锥面配合而成为一体。本技术使用时，先将组合坩埚放于单晶炉内的埚托5上，然后将石英坩埚放入组合坩埚之中，再将多晶硅等原材料放入石英坩埚内，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埚残体时，通过埚筒 1上的吊孔4将组合坩埚的埚筒1向上提起，即可将埚筒1与埚碗3分离，因埚碗3由多瓣组成(本实施例为2瓣)，能很容易的将其扮开而与石英坩埚残体分离。经实践试用，本技术操作方便，能有效地减轻了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，相对多瓣埚拉晶， 其整棒率提高3 % 10 %。实施例2 本技术为保证组合坩埚的强度，使埚筒1和埚碗3组合成一体，埚筒1和埚碗 3之间采用销连接。所述埚筒1与埚碗3的连接对应处分别设有连接孔，连接孔内设有连接销2，由图 2可知，连接销2为圆柱结构，所述连接销2的直径为5 mm 10 mm (本实施例为6 mm)，长度为15 mm 50 mm(本实施例为30 mm)。所述组合坩埚组合、使用时，多瓣结构埚碗3的端口与埚筒1采用锥面配合同时之间采用销连接，下部靠其底锥面与埚托5的内锥面配合而成为一体。余同实施例1。实施例3 由图3可知，连接销2为单头螺柱结构，埚筒1上的连接孔为螺孔，连接销2带螺纹的一头旋入埚筒1端面的连接孔里，余同实施例1。实施例4 由图4可知，连接销2为单头圆锥结构，埚碗3上的连接孔为锥孔，连接销2圆柱的一头插进埚筒1端面的连接孔中，圆锥的一头插入埚碗3端面的连接孔，余同实施例1。实施例5 由图5可知，连接销2为双头圆锥结构，埚筒1、埚碗3上的连接孔为锥孔，圆锥的两头分别插入埚筒1端面和埚碗3端面的连接孔中，余同实施例1。本技术埚筒1与埚碗3的连接，还可采用在埚筒1与埚碗3之间设置连接块等其他方式连接。权利要求1.一种炭素材料组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，其特征是所述的埚体包括埚筒(1)、埚碗(3)，所述的埚筒(1)为圆筒状，所述的埚碗(3)为2瓣 4瓣。2.根据权利要求1所述的炭素材料组合坩埚，其特征是埚筒(1)和埚碗(3)的连接处为锥面配合，其锥角为90° 150°。3.根据权利要求1所述的炭素材料组合坩埚，其特征是所述埚筒(1)的高度为30mm 210 mm。4.根据权利要求1或2或3所述的炭素材料组合坩埚，其特征是埚筒(1)与埚碗(3) 的连接对应处分别设有连接孔，连接孔内设有连接销(2)，所述连接销(2)的直径为5 mm 10 mm,长度为 15 mm 50 mm。专利摘要本技术公开了一种方便去除石英坩埚残体且又保持坩埚圆度的炭素材料组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，其特征是所述的埚体包括埚筒(1)、埚碗(3)，所述的埚筒(1)为圆筒状，所述的埚碗(3)为2瓣～4瓣，本技术结构简单，操作方便，减轻了工人的劳动强度，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。文档编号C30B15/10GK202090096SQ201120182570公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月1日 优先权日2011年6月1日专利技术者廖寄乔, 李军, 王跃军, 邰卫平, 龚玉良 申请人:湖南金博复合材料科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种炭素材料组合坩埚，它包括由碳／碳复合材料或石墨材料制备的埚体，其特征是所述的埚体包括埚筒（１）、埚碗（３），所述的埚筒（１）为圆筒状，所述的埚碗（３）为２瓣～４瓣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖寄乔，邰卫平，王跃军，李军，龚玉良，
申请(专利权)人：湖南金博复合材料科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43