[发明专利]一种石英玻璃坩埚及其制备方法

权利要求书

1.一种石英玻璃坩埚，其特征在于所述石英玻璃坩埚包括坩埚基体，所述的坩埚基体覆盖有外表面，所述的外表面为坩埚基体的壁部外表面层或坩埚基体的全部外表面层，所述壁部外表面层或全部外表面层的理论厚度为0.2～3.0mm，由掺杂含有铝元素的天然石英砂熔融制备得到，所述铝元素来自于氢氧化铝和/或铝盐，所述铝元素的质量以可生成的氧化铝的质量计算，所述掺杂含有铝元素的天然石英砂中铝元素的质量含量为100～1000ppm。

2.如权利要求1所述的石英玻璃坩埚，其特征在于石英玻璃坩埚按以下方法得到：将掺杂含有铝元素的天然石英砂放入旋转的坩埚模具中，在离心力作用下所述掺杂含有铝元素的天然石英砂形成坩埚状的壁部基体外层或全部基体外层，然后加入天然石英砂，在离心力的作用下所述天然石英砂在壁部基体外层或全部基体外层的表面上形成坩埚状的基体层，然后对坩埚模具上方的电极通入强电流形成2000℃以上高温状态的电弧，将石英砂缓慢融化，壁部基体外层或全部基体外层形成相应的壁部外表面层或全部外表面层，基体层形成坩埚基体，待石英砂熔融完成后，冷却后取出，即制得所述石英玻璃坩埚，所述的铝元素来自于氢氧化铝和/或铝盐。

3.如权利要求1所述的石英玻璃坩埚，其特征在于所述铝盐为硝酸铝或氯化铝中的任意一种或两种的混合。

4.如权利要求1～3之一所述的石英玻璃坩埚，其特征在于所述掺杂含有铝元素的天然石英砂按以下方法得到：氢氧化铝和/或铝盐溶于水中，配成质量百分分数为0.1～30％的溶液，加入到天然石英砂中，充分搅拌混合后在50～800℃下干燥20～500分钟，得到掺杂含有铝元素的天然石英砂，使铝元素在天然石英砂中的质量含量为100～1000ppm，所述铝元素的质量以可生成的氧化铝的质量计算。

5.如权利要求2所述的石英玻璃坩埚，其特征在于所述的石英玻璃坩埚按以下方法制备得到：

(1)氢氧化铝、硝酸铝、氯化铝、碳酸氢铝中的任意一种或两种以上的混合溶于水中，配成质量百分分数为0.1～30％的溶液，加入到天然石英砂中，充分搅拌混合后在50～800℃下干燥20～500分钟，得到掺杂含有铝元素的天然石英砂，使铝元素在天然石英砂中的质量含量为100～1000ppm，所述铝元素的质量以可生成的氧化铝的质量计算；

(2)将步骤(1)得到的掺杂含有铝元素的天然石英砂放入旋转的坩埚模具，在离心力作用下所述掺杂含有铝元素的天然石英砂形成坩埚状的壁部基体外层或全部基体外层，然后加入天然石英砂，在离心力的作用下所述天然石英砂在壁部基体外层或全部基体外层的表面上形成坩埚状的基体层，然后对坩埚模具上方的电极通入强电流形成2000℃以上高温状态的电弧，将石英砂缓慢融化，壁部基体外层或全部基体外层形成相应的壁部外表面层或全部外表面层，基体层形成坩埚基体，待石英砂熔融完成后，冷却后取出，即制得所述石英玻璃坩埚；所述掺杂含有铝元素的天然石英砂的质量用量m1以预计壁部外表面层或全部外表面层的厚度b1和预计壁部外表面层或全部外表面层的面积S1，按照公式m1＝K1×S1×b1×ρ1计算得到，其中K1为不同尺寸直径坩埚经验系数，K1＝1.2～1.8，ρ1为掺杂含有铝元素的天然石英砂的密度，所述的掺杂含有铝元素的天然石英砂的密度以天然石英砂的密度来计，所述预计壁部外表面层或全部外表面层的厚度b1为0.2～3.0mm。

6.一种如权利要求1所述的石英玻璃坩埚，其特征在于所述石英玻璃坩埚的坩埚基体的内表面上涂敷有理论厚度为0.5～1.5mm的内层透明涂层，所述内层透明涂层是通过熔融掺杂含有铝元素的天然石英砂2制备得到，所述铝元素来自于氢氧化铝和/或铝盐，所述铝元素的质量以可生成的氧化铝的质量计算，所述掺杂含有铝元素的天然石英砂2中铝元素的质量含量为50～500ppm，所述内表面是指坩埚基体的底部内表面、坩埚基体的壁部内表面或坩埚基体的全部内表面。