專利名稱：炭素材料組合坩堝的組合方法及組合坩堝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高溫爐用工裝，具體地說是一種坩堝，特別是涉及一種炭素材料組合坩堝的組合方法及組合坩堝。
背景技術：
目前，單晶爐拉制單晶硅棒時，盛裝多晶硅塊等原料的石英坩堝放入位于堝托之上的坩堝內(nèi)，在保護性氣氛中加熱熔化，調(diào)控到工藝溫度后，籽晶經(jīng)導流筒插入熔融多晶硅液中，坩堝放在堝托上由其下的堝托軸帶動一同旋轉(zhuǎn)，同時，籽晶也逆向旋轉(zhuǎn)并向上提升， 使多晶硅液按籽晶的硅原子排列順序結晶凝固成單晶硅棒。在單晶硅棒拉制過程中，爐內(nèi)溫度高達1500°C左右，此時，石英坩堝變軟，要靠外面的坩堝承托，拉晶后殘留的石英坩堝常緊貼坩堝內(nèi)壁。由于石英坩堝是一次性工裝，必須逐爐更換，當坩堝為整體結構時，則石英坩堝去除較為困難，去除時甚至損壞坩堝。當坩堝采用多瓣結構時，如石墨坩堝，因其力學性能較差，石墨坩堝在高溫環(huán)境中使用，要承托石英坩堝及原材料的重量，并處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在外力的作用下容易破裂，因此，目前單晶爐用石墨坩堝一般采用多瓣結構。為提高了坩堝的力學性能，也有采用碳/碳復合材料制備多瓣結構坩堝。多瓣結構坩堝雖然能解決去除石英坩堝殘體的問題，但其多瓣結構僅靠其底錐面與堝托的內(nèi)錐面配合而成為一體，多瓣結構坩堝的圓度不佳，且在使用過程中，其圓度還有可能發(fā)生變化，影響拉晶環(huán)境的穩(wěn)定，整棒率和成晶率均受到影響，導致企業(yè)生產(chǎn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方便去除石英坩堝殘體且又保持坩堝圓度的炭素材料組合坩堝的組合方法及組合坩堝。本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種炭素材料組合坩堝的組合方法，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的組合坩堝，它先制備堝筒、堝碗，所述的堝筒為圓筒狀，所述的堝碗為2瓣 4瓣，再將堝筒與堝碗組合成整體坩堝。本發(fā)明為確保堝筒和堝碗的同軸度，堝筒和堝碗的接觸面為錐面配合，其錐角為 90° 150°。本發(fā)明為保證組合坩堝的圓度，堝筒的高度為30 mm 210 mm。本發(fā)明為保證組合坩堝的強度，使堝筒和堝碗組合成一體，堝筒和堝碗之間采用銷連接。一種如上所述炭素材料組合坩堝組合方法生產(chǎn)的組合坩堝，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的堝體，所述的堝體包括堝筒、堝碗，所述的堝筒為圓筒狀，所述的堝碗為2瓣 4瓣。本發(fā)明堝筒和堝碗的連接處為錐面配合，其錐角為90° 150°。
本發(fā)明所述堝筒的高度為30 mm 210 mm。本發(fā)明堝筒與堝碗的連接對應處分別設有連接孔，連接孔內(nèi)設有連接銷，所述連接銷的直徑為5 mm 10 mm,長度為15 mm 50 mm。由于采用上述技術方案，本發(fā)明較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，其結構簡單，操作方便， 減輕了工人的勞動強度，能有效地減輕去除石英堝殘體時對組合坩堝的損傷，延長了組合坩堝的使用壽命，此外，組合坩堝的圓度好且穩(wěn)定，拉晶時整棒率和成晶率較高。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖2是連接銷2為圓柱結構時的示意圖； 圖3是連接銷2為單頭螺柱結構時的示意圖； 圖4是連接銷2為單頭圓錐結構時的示意圖； 圖5是連接銷2為雙頭圓錐結構時的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1:
一種炭素材料組合坩堝的組合方法，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的組合坩堝，它先制備堝筒1、堝碗3，所述的堝筒1為圓筒狀，所述的堝碗3為2瓣 4瓣，再將堝筒1與堝碗3組合成整體坩堝。本實施例組合坩堝采用碳/碳復合材料制備，所述的碳/碳復合材料是由純碳元素組成的碳纖維增強碳基體復合材料，其成型由碳纖維網(wǎng)胎和碳布經(jīng)疊層復合成預制件， 再通過化學氣相沉積增密和/或浸漬增密后制成坯體，最后經(jīng)過機加工成堝筒1、堝碗3。本發(fā)明為確保堝筒1和堝碗3的同軸度，堝筒1和堝碗3的接觸面為錐面配合，其錐角為90° 150°。本發(fā)明為保證組合坩堝的圓度，堝筒1的高度為30 mm 210 mm。由圖1可知，一種如上述炭素材料組合坩堝組合方法生產(chǎn)的組合坩堝，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的堝體，本實施例為碳/碳復合材料，所述的堝體包括堝筒 1、堝碗3，所述的堝筒1為圓筒狀，所述的堝碗3為2瓣 4瓣(本實施例為2瓣)。所述堝筒1和堝碗3的連接處為錐面配合，其錐角為90° 150° (本實施例為 130° )。所述堝筒1的高度為30 mm 210 mm(本實施例為100 mm)。所述組合坩堝組合、使用時，多瓣結構堝碗3的端口與堝筒1采用錐面配合，下部靠其底錐面與堝托5的內(nèi)錐面配合而成為一體。本發(fā)明使用時，先將組合坩堝放于單晶爐內(nèi)的堝托5上，然后將石英坩堝放入組合坩堝之中，再將多晶硅等原材料放入石英坩堝內(nèi)，在保護氣氛環(huán)境中將多晶硅等原材料加熱熔化進行單晶硅棒的生產(chǎn)。當單晶硅棒拉制完畢去除石英坩堝殘體時，通過堝筒1上的吊孔4將組合坩堝的堝筒1向上提起，即可將堝筒1與堝碗3分離，因堝碗3由多瓣組成 (本實施例為2瓣)，能很容易的將其扮開而與石英坩堝殘體分離。
經(jīng)實踐試用，本發(fā)明操作方便，能有效地減輕了去除石英堝殘體時對組合坩堝的損傷，延長了組合坩堝的使用壽命，此外，組合坩堝的圓度好且穩(wěn)定，相對多瓣堝拉晶，其整棒率提高3 % 10 %。實施例2
本發(fā)明為保證組合坩堝的強度，使堝筒1和堝碗3組合成一體，堝筒1和堝碗3之間采用銷連接。所述堝筒1與堝碗3的連接對應處分別設有連接孔，連接孔內(nèi)設有連接銷2，由圖 2可知，連接銷2為圓柱結構，所述連接銷2的直徑為5 mm 10 mm (本實施例為6 mm)，長度為15 mm 50 mm(本實施例為30 mm)。所述組合坩堝組合、使用時，多瓣結構堝碗3的端口與堝筒1采用錐面配合同時之間采用銷連接，下部靠其底錐面與堝托5的內(nèi)錐面配合而成為一體。余同實施例1。實施例3:
由圖3可知，連接銷2為單頭螺柱結構，堝筒1上的連接孔為螺孔，連接銷2帶螺紋的一頭旋入堝筒1端面的連接孔里，余同實施例1。實施例4
由圖4可知，連接銷2為單頭圓錐結構，堝碗3上的連接孔為錐孔，連接銷2圓柱的一頭插進堝筒1端面的連接孔中，圓錐的一頭插入堝碗3端面的連接孔，余同實施例1。實施例5
由圖5可知，連接銷2為雙頭圓錐結構，堝筒1、堝碗3上的連接孔為錐孔，圓錐的兩頭分別插入堝筒1端面和堝碗3端面的連接孔中，余同實施例1。本發(fā)明堝筒1與堝碗3的連接，還可采用在堝筒1與堝碗3之間設置連接塊等其他方式連接。
權利要求
1.一種炭素材料組合坩堝的組合方法，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的組合坩堝，其特征是它先制備堝筒(1)、堝碗(3)，所述的堝筒(1)為圓筒狀，所述的堝碗(3)為 2瓣 4瓣，再將堝筒(1)與堝碗(3)組合成整體坩堝。
2.根據(jù)權利要求1所述的炭素材料組合坩堝組合方法，其特征是堝筒(1)和堝碗(3) 的接觸面為錐面配合，其錐角為90° 150°。
3.根據(jù)權利要求1所述的炭素材料組合坩堝組合方法，其特征是堝筒(1)的高度為30 mm 210 mm。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的炭素材料組合坩堝組合方法，其特征是堝筒(1)和堝碗(3)之間采用銷連接。
5.一種如權利要求1所述炭素材料組合坩堝組合方法生產(chǎn)的組合坩堝，它包括由碳 /碳復合材料或石墨材料制備的堝體，其特征是所述的堝體包括堝筒(1)、堝碗(3)，所述的堝筒(1)為圓筒狀，所述的堝碗(3)為2瓣 4瓣。
6.根據(jù)權利要求5所述的炭素材料組合坩堝，其特征是堝筒(1)和堝碗(3)的連接處為錐面配合，其錐角為90° 150°。
7.根據(jù)權利要求5所述的炭素材料組合坩堝，其特征是所述堝筒(1)的高度為30mm 210 mm。
8.根據(jù)權利要求5或6或7所述的炭素材料組合坩堝，其特征是堝筒(1)與堝碗(3) 的連接對應處分別設有連接孔，連接孔內(nèi)設有連接銷(2)，所述連接銷(2)的直徑為5 mm 10 mm,長度為 15 mm 50 mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種方便去除石英坩堝殘體且又保持坩堝圓度的炭素材料組合坩堝的組合方法及組合坩堝，它包括由碳/碳復合材料或石墨材料制備的組合坩堝，其特征是它先制備堝筒(1)、堝碗(3)，所述的堝筒(1)為圓筒狀，所述的堝碗(3)為2瓣～4瓣，再將堝筒(1)與堝碗(3)組合成整體坩堝，本發(fā)明結構簡單，操作方便，減輕了工人的勞動強度，能有效地減輕去除石英堝殘體時對組合坩堝的損傷，延長了組合坩堝的使用壽命，此外，組合坩堝的圓度好且穩(wěn)定，拉晶時整棒率和成晶率較高。
文檔編號C30B15/10GK102296358SQ201110146108
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2011年6月1日
發(fā)明者廖寄喬, 李軍, 王躍軍, 邰衛(wèi)平, 龔玉良 申請人:湖南金博復合材料科技有限公司