硅的压制制造技术

为了由硅粉末压制坯件，在成型室（２８）中单轴地挤压硅粉末。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于由粉末、特别是由硅制造坯件的设备和方法。
技术介绍
为了例如能对以分解工艺由甲硅烷制得的硅粉末进行进一步加工，材料密度的提 高和成型是有利的。为此通常使用辊压方法。在此问题是，硅粉末在制备期间、特别是在压 制期间被污染。为了避免这个问题，需要仅能高成本制造的专用辊。由于晶粒(微晶)的 表面特性和微晶结构，例如在热解甲硅烷的情况下出现的细小的硅不能通过简单的机械压 实转变成能加工的材料。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是进一步发展用于由粉末形成坯件的设备和方法。根据本专利技术，所述目的通过权利要求1和12的特征来实现。本专利技术的核心内容是， 通过单轴压制对成型室中的粉末进行压实。令人吃惊地发现，借助单轴压制可将预压制的 粉末、例如高纯度硅粉末压成适合的坯件。附图说明本专利技术的其它有利的设计方案在从属权利要求中给出。本专利技术的特征和细节由借 助附图对实施例的描述中得出。其中图1示出设备在挤压过程期间的侧视图，和图2示出具有向上移动的压头(冲头)的设备的侧视图。具体实施例方式用于由粉末、特别是硅粉末、尤其高纯度硅粉末制造坯件的设备包括一输入装置1 和一压实装置2。输入装置1包括进料斗3、输送部件4以及预压制单元5。预压制单元5本身具有 以可旋转、特别是可旋转驱动的方式支承的叶轮6。替代于此，预压制单元5也可以具有螺 旋式输送装置。预压制单元5具有排出口 7，所述排出口 7设置在支承台8的上方。在支承台8上以可水平移动的方式设置一可由移动装置9移动的输入室10。输入 室10具有上开口 13和下开口 14。借助输入装置1能为输入室10填充待压制的粉末。移动装置9具有一与输入室10的侧壁11连接的移动杆12。可以例如以液压或气 动方式使移动杆12移动。借助移动装置9可使输入室10进入或离开压实装置2。将输入 室10放置在压机工作台(压盘)15上以使之进入压实装置2。压机工作台15在中央具有 一沿纵向中轴线20延伸的空腔，所述空腔可从下方由下压头16气密地封闭。为此使空腔 的形状精确地匹配于下压头16的外尺寸。在侧向由压机工作台15界定，而从下方由下压 头16界定的空腔形成一向上敞开的成型室28。压机工作台15可由四个竖直设置的引导杆18引导沿着竖直线19移动。下压头 16具有纵向中轴线20。纵向中轴线20平行于竖直线19。下压头16支承在固定的底座17 上。压机工作台15在其朝向成型室观的内侧上具有透气的嵌入式过滤器沈。嵌入式过滤 器沈由陶瓷材料制成。嵌入式过滤器沈特别是含有硅成分。特别是碳化硅、氮化硅或这 些材料的复合物可作为嵌入式过滤器26的材料。具有控制阀四的抽真空装置27被连接 到嵌入式过滤器26。此外，压实装置2包括一上部件21，在所述上部件21中以平行于竖直线19可动地 引导的方式支承上压头22。上压头22在其下侧具有压头板(冲头板)25。至少压头板25 由陶瓷材料制成。压头板25特别是含有硅成分。特别是碳化硅、氮化硅或二氧化硅可作为 压头板25的材料。压头板25具有垂直于纵向中轴线20的横截面，该横截面匹配于成型室 28的横截面。下压头6相应地设计。成型室28具有方形横截面。成型室28的边长在40mm至500mm、特别是在IOOmm 至350mm的范围内。替代于此，成型室观可以具有一具有相应直径的圆形横截面。成型室 28的横截面在纵向中轴线20的方向上保持恒定。在纵向中轴线20的方向上，成型室观的 高度在20mm至500mm范围内、特别是在30mm至IOOmm范围内、特别是在40mm至50mm范围 内。借助压头板25可在成型室观的上端部处气密地密封该成型室观。此外，可借助 也称为负压装置的抽真空装置27，通过嵌入式过滤器沈为成型室28加载小于300mbar、特 别是小于200mbar、优选小于IOOmbar的负压。借助四个传力的移动部件23使上压头22以传力方式联接到压力产生装置24 (在 附图中仅示意性示出)。压力产生装置M可以以机械方式构造。压力产生装置M特别是 包括减速传动装置。例如设置齿条(Zahnradstangen)作为移动部件23。替代于此，也可以 利用构造成液压活塞杆的移动部件23以液压方式构造压力产生装置M。可通过借助移动部件23使上压头22移动来改变成型室28的体积。因此，压实装 置2构造成一压机。可由压力产生装置M通过压头板25施加到成型室28的压强在1 100kN/cm2的范围内、特别是5 15kN/cm2的范围内。优选地，整个设备设置在以气密方式封闭的反应室中，其中设有惰性气体装置 (在附图中未示出)用以将反应室中所含的氧替换成惰性气体。在此，特别是将氮气、氩气 或其它惰性气体用作所述惰性气体。下面描述用于制造坯件的方法。首先，借助输入装置1为输入室10填充粉末、特 别是硅粉末。待压实硅粉末的密度在2 500g/dm3的范围内。待压实硅粉末的宏观(肉 眼可见的)颗粒的平均直径在0. Olym至IOOym的范围内、特别是在0. 1 μ m至20 μ m的 范围内。硅粉末的纯度为至少99. 9%、特别是99. 999%、特别是至少99. 9999999%。在预 压制单元5中将粉末预压实到在100 500g/dm3范围内、特别是在300 450g/dm3范围内 的堆积密度/表观密度/松密度(schUttdichte)。然后，利用移动装置使输入室10移动到压实装置2中，直至输入室10的下开口 14 与压机工作台15中的空腔对准。这样，粉末进入成型室观中，该成型室观由下压头16从 下方界定。在用粉末填充成型室观后，又借助移动装置9使输入室10离开压实装置2。然 后，借助移动部件23沿纵向中轴线20向下引导上压头22，直至压头板25在成型室28的上端部处以气密方式密封成型室观。然后，利用抽真空装置27为成型室观施加负压。在此，在成型室观中的压力被 降低至70mbar。排气过程持续10秒至60秒、特别是30秒至45秒。然后，借助压力产生装置M在具有压头板25的上压头22上建立压力，以在成型 室观中单轴压制粉末。由压力产生装置M通过压头板25对成型室观施加的压强处于 1 lOOkN/cm2的范围内、特别是5 15kN/cm2的范围内。压制过程持续5秒至60秒、特 别是10秒至15秒。然后，使上压头22再返回到上部初始位置。在使压机工作台15至少降低与成型室观在压制坯件时的高度相应的值后，便能 自由接触到坯件。当然，也可以使下压头16升高来代替使压机工作台15降低。以此方式制造的坯件的密度在100g/dm3至2000g/dm3的范围内，特别是大于 1000g/dm3。坯件的纯度至少为99. 9%、特别是至少99. 999%、特别是至少99. 999999% 所吸收的氧份额最大为2000ppm、特别是最大为lOOOppm。压制件中所用硅粉末的微细成 分(i^inanteil)低于5%，特别是低于1 %，同时在金属方面的污染小于lppm、特别是小于 0. lppm。压制件的均质性在90%至100%的范围内。此外，硅压制件还具有以下特点内表 面(孔表面)在5m2/g至15m2/g的范围内、特别是在10m2/g至13m2/g的范围内。压制件的 内部结构的特点是具有硅颗粒的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由粉末形成坯件的设备，包括：　　ａ．至少一个用于接纳粉末的成型室（２８），该成型室具有：　　ｉ．纵轴线（２０），和　　ｉｉ．垂直于所述纵轴线延伸的横截面，　　ｂ．压实装置（２），所述压实装置用于在所述至少一个成型室（２８）中沿所述纵轴线（２０）的方向对粉末进行单轴压实。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·阿斯贝克，
申请(专利权)人：苏尼康股份公司，
类型：发明
国别省市：DE