專利名稱：一種壓力注漿法制備石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力注漿法制備石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝，屬于多晶硅行業(yè)用高級(jí)耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為用于多晶硅鑄錠用石英陶瓷坩堝的壓力注漿生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，在陶瓷的生產(chǎn)中廣泛使用石膏模具，這是因?yàn)槭嗄＞哂休^好的吸水及脫模性能，能夠賦予所需的造型，其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、耐磨性差且微溶于水。此外，石膏模具的使用次數(shù)較少，一般衛(wèi)生潔具模具的平均使用次數(shù)僅為60-70次。這樣，既消耗大量石膏，又易造成產(chǎn)品缺陷，例如，石膏屑混入制品中產(chǎn)生熔洞，模具表面磨損使燒成制品表面粗糙并降低產(chǎn)品純度等?，F(xiàn)在市場(chǎng)上石英陶瓷坩堝的制造工藝主要有兩種普通注漿法和注凝法。 CN200810124615.X公開了一種注漿法制備陶瓷坩堝的工藝方法采用石膏模具，將高純石英原料按一定顆粒配比入磨制漿，經(jīng)陳腐均化后注入石膏模具中，脫模后干燥燒成。這種制備方法優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品透光性好，易于質(zhì)量檢測(cè)；缺點(diǎn)是成型時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)品內(nèi)芯不易脫模，且脫模后極易在四角產(chǎn)生內(nèi)裂紋，而且氣泡不易排出，另外這種普通注漿容易產(chǎn)生大氣孔，還有就是采用普通石膏模具耐腐蝕性差，容易污染高純石英坩堝產(chǎn)品；CN200910087303. 0公開了一種采用凝膠注模法制作石英陶瓷坩堝的技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是在加入有機(jī)單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑條件下進(jìn)行高溫原位注凝成型，通過控制石英粉體的粒度級(jí)配，獲得組織結(jié)構(gòu)均勻，孔隙率可控，具有優(yōu)良抗熱震和耐高溫性能的石英陶瓷坩堝。但是該方法存在一定的缺陷。首先，通過凝膠注模方法得到的陶瓷素坯，具有類似橡膠的彈性，由于素坯的尺寸較大，所以在其徹底干燥之前的自重變形很難控制；其次，石英陶瓷漿料在抽真空除氣的過程中，由于空氣迅速排出，易導(dǎo)致漿料凝膠化提前進(jìn)行，所以固化時(shí)間較難控制；另外采用凝膠注模方法制作石英陶瓷坩堝，干燥周期很長(zhǎng)，還有就是坯體密度小于注漿成型法。綜上所述，兩種成型工藝均有不足之處，普通澆注法，成形脫模困難，素坯強(qiáng)度低，成型成品率不高；凝膠注法干燥周期長(zhǎng)，水份難以排出，干燥等工藝綜合成本高，因此尋求制作石英陶瓷坩堝新技術(shù)，依然是太陽能多晶硅鑄錠領(lǐng)域的重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種壓力注漿法制備石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝，其采用微孔高強(qiáng)樹脂模具代替普通石膏模具，應(yīng)用高壓注漿法制備多晶硅鑄錠用石英陶瓷坩堝。本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的；利用微孔樹脂模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)石膏模，壓力注漿過程包括制備澆注漿料、合模、注漿成型和啟模、脫模取坯步驟，(1)、制備澆注漿料 將石英粉加水磨細(xì)制漿，然后加入一定顆粒級(jí)配的石英干粉，石英干粉的質(zhì)量百分比為 (40-80) (60-20)，混合后攪拌形成澆注漿料；( 、將樹脂模具固定在高壓注漿機(jī)架下， 合模后開始注漿，向石英漿料加壓，初始?jí)毫?. 1-0. 2MPa，讓泥漿充分填滿模腔后將壓力提高到0. 3-1. 5MPa，保壓4_6分鐘，使泥漿中的水份經(jīng)模具微孔樹脂層被過濾出去，形成方型坩堝坯體；坯體脫模時(shí)，利用壓縮空氣通過脫模氣管及透氣模具背層向坯體表面施壓，壓力為0. 2-0. 3MPa，使坯體在壓力作用下脫離模腔，然后取出坯體，完成壞體與模具脫離；所述的微孔樹脂材料平均孔徑為2-5微米，所用的樹脂模具包括模芯和圍板組成注漿管、 排水管、脫模氣管均設(shè)在金屬?？蚝臀⒖讟渲瑢又?，微孔樹脂層做為石英坩堝成型面，在完成每次成型循環(huán)后，采用0. 2Mpa的去離子壓力水進(jìn)行反吹，以清除殘余的石英漿料。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)、與傳統(tǒng)的無壓注漿成型方法相比由于使用了特制的微孔樹脂模具，可以承受更高注漿壓力，因而加快了注漿成型速度，提高了工作效率。普通注漿法生產(chǎn)石英陶瓷坩堝成型周期在M小時(shí)左右，而采用本發(fā)明的方法只需25分鐘左右即可脫模取坯；且模具可重復(fù)利用，可以每天M小時(shí)連續(xù)注漿。O)、采用傳統(tǒng)的使用石膏模具的注漿方法，模具吸水后烘干需耗用大量熱量，而本注漿方法不需烘干模具，故也可節(jié)約能源。且澆注的坯體化學(xué)成分均勻，坯體密度高，成型成品率高，成型周期短，產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗熱震、耐高溫性能以及化學(xué)穩(wěn)定性，能夠滿足多晶硅鑄錠用石英陶瓷坩堝生產(chǎn)的工藝要求。本發(fā)明的最佳實(shí)施例。實(shí)施例1 (a)、制備澆注漿料將熔融石英加去離子水、電解質(zhì)、表面活性劑磨細(xì)制漿，制得石英坩堝原漿，然后加入固定配比的石英干粉，其中原漿石英干粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 40 60，混合后攪拌抽真空形成澆注漿料。(b)、壓力成型坯體將制備好的澆注漿料采用泥漿泵注入微孔樹脂模具的腔體內(nèi)，初始?jí)毫?. 15MPa，讓泥漿充分填滿模腔后將壓力提高到1. OMPa，使泥漿中的水份經(jīng)模具微孔樹脂層被過濾出去，形成方型坩堝坯體。坯體脫模時(shí)，利用壓縮空氣通過脫模氣管及透氣模具背層向坯體表面施壓，壓力為0. 3MPa，使坯體在壓力作用下脫離模腔，然后取出坯體。將脫模坯體放入烘干爐，180°C下烘干4小時(shí)；然后在1100°C燒成20小時(shí)，制得在石英坩堝能滿足多晶硅鑄錠的要求。實(shí)施例2:(a)、制備澆注漿料將熔融石英加去離子水、電解質(zhì)、表面活性劑磨細(xì)制漿，制得石英坩堝原漿，然后加入固定配比的石英干粉，其中原漿石英干粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 50 50，混合后攪拌抽真空形成澆注漿料。(b)、壓力成型坯體將制備好的澆注漿料采用隔膜泵注入微孔樹脂模具的腔體內(nèi)，初始?jí)毫?. 15MPa，讓泥漿充分填滿模腔后將壓力提高到0. 8Mpa，保壓時(shí)間為 420s士30s，送漿壓力為0. 80士0. 05MPa,排漿壓力0. 25士0. IOMpa,坯體脫模時(shí)，利用壓縮空氣通過脫模氣管及透氣模具背層向模芯坯體表面施壓，脫模壓力0. 25MPa，將脫模坯體放入烘干爐180°C下烘干4小時(shí)；然后在1120°C燒成22小時(shí)，制得在石英坩堝能滿足多晶硅鑄錠的要求。
權(quán)利要求
1.一種壓力注漿生產(chǎn)石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝，其特征在于利用微孔樹脂模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)石膏模，壓力注漿過程包括制備澆注漿料、合模、注漿成型和啟模、脫模取坯步驟， (1)、制備澆注漿料將石英粉加去離子水磨細(xì)制漿，然后加入一定顆粒級(jí)配的石英干粉，石英干粉的質(zhì)量百分比為00-80) (60-20)，混合后攪拌形成澆注漿料；( 、將樹脂模具固定在高壓注漿機(jī)架下，合模后開始注漿，向石英漿料加壓，初始?jí)毫?. 1-0. 2MPa，讓泥漿充分填滿模腔后將壓力提高到0. 3-1. 5MPa,保壓4_6分鐘，使泥漿中的水份經(jīng)模具微孔樹脂層被過濾出去，形成方型坩堝坯體；坯體脫模時(shí)，利用壓縮空氣通過脫模氣管及透氣模具背層向坯體表面施壓，壓力為0. 2-0. 3MPa，使坯體在壓力作用下脫離模腔，然后取出坯體， 完成坯體與模具脫離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力注漿生產(chǎn)石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝，其特征在于 所述的微孔樹脂材料平均孔徑為2-5微米，所用的樹脂模具包括模芯和圍板組成，注漿管、排水管、脫模氣管均設(shè)在金屬?？蚝臀⒖讟渲瑢又校⒖讟渲瑢幼鰹槭③釄宄尚兔?， 在完成每次成型循環(huán)后，采用0. 2Mpa的去離子壓力水進(jìn)行反吹，以清除殘余的石英漿料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓力注漿法制備石英陶瓷坩堝的生產(chǎn)工藝，屬于多晶硅行業(yè)用高級(jí)耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，其生產(chǎn)工藝通過將具有顆粒級(jí)配的熔融石英料球磨成漿料后，利用微孔樹脂模具代替?zhèn)鹘y(tǒng)石膏模，壓力注漿過程包括合模、注漿成型和脫模取坯步驟，初始?jí)毫?.1-0.2MPa，讓石英泥漿填滿模腔后將壓力提高到0.3-1.5MPa，保壓五分鐘左右，使石英漿料中的水份經(jīng)微孔樹脂模具被過濾出去，形成方型坩堝坯體；坯體脫模時(shí)，利用壓縮空氣通過微孔模具背層向坯體表面施壓，壓力為0.2-0.3MPa。采用本發(fā)明制備得的石英坩堝生坯強(qiáng)度高，無殘留大氣孔，脫模容易，產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗熱震、耐高溫性能，能夠滿足多晶硅生產(chǎn)的工藝要求，且素坯干燥速度快，生產(chǎn)占地面積小，制作周期短，成本低廉，適于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號(hào)B28B1/26GK102528899SQ201110456990
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者成智文, 閻蛇民 申請(qǐng)人:咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院