[发明专利]炭素材料组合坩埚的组合方法及组合坩埚

说明书

技术领域

本发明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的组合方法及组合坩埚。

背景技术

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℃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。

发明内容

本发明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的组合方法及组合坩埚。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种炭素材料组合坩埚的组合方法，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的组合坩埚，它先制备埚筒、埚碗，所述的埚筒为圆筒状，所述的埚碗为2瓣～4瓣，再将埚筒与埚碗组合成整体坩埚。

本发明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°。

本发明为保证组合坩埚的圆度，埚筒的高度为30㎜～210㎜。

本发明为保证组合坩埚的强度，使埚筒和埚碗组合成一体，埚筒和埚碗之间采用销连接。

一种如上所述炭素材料组合坩埚组合方法生产的组合坩埚，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。

本发明埚筒和埚碗的连接处为锥面配合，其锥角为90°～150°。

本发明所述埚筒的高度为30㎜～210㎜。

本发明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㎜～10㎜，长度为15㎜～50㎜。

由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，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是本发明的结构示意图；

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

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种炭素材料组合坩埚的组合方法，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的组合坩埚，它先制备埚筒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，再将埚筒1与埚碗3组合成整体坩埚。

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。

本发明为确保埚筒1和埚碗3的同轴度，埚筒1和埚碗3的接触面为锥面配合，其锥角为90°～150°。

本发明为保证组合坩埚的圆度，埚筒1的高度为30㎜～210㎜。

由图1可知，一种如上述炭素材料组合坩埚组合方法生产的组合坩埚，它包括由碳/碳复合材料或石墨材料制备的埚体，本实施例为碳/碳复合材料，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）。

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°）。