[发明专利]电弧法石英玻璃坩埚缺陷返修的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对电弧法生产石英玻璃坩埚缺陷进行返修的方法，属石英玻璃坩埚制造技术领域。

背景技术

从熔融硅拉制单晶硅时，必须使用石英玻璃坩埚当做熔融硅的容器，大尺寸的石英玻璃坩埚都是采用电弧法产生的火焰熔化石英砂生产的。但在石英砂熔融的过程中，由于是先堆积石英砂再熔化，且高温火焰加热和熔化速度较快等原因，导致石英玻璃坩埚中会产生各种缺陷，这些缺陷会造成坩埚不合格，成为次品。这些造成坩埚不合格缺陷包括熔融时蒸发的氧化物如（SiO_2、SiO）等冷凝后再次掉落到坩埚的内表面形成的异物缺陷；石英砂中的有机物、金属杂质等非石英物熔化时形成的气泡或表面的凹坑缺陷；熔制时使用的石墨电极或遮热用的石英板或不锈钢板掉落的黑点缺陷；石英砂中本身的异物形成的黑点缺陷等。这些缺陷是可以通过返修后处理掉的。

专利号为ZL03154084.8，公告号为CN1486946A的中国专利公开了一种石英玻璃坩埚的重整方法，该方法先将表面的缺陷进行研磨，再重新放回电弧熔制设备进行抛光，目的是改变坩埚表面结构、提高使用时单晶得料率。但该专利存在以下缺点和不足：1、即使返修的面积很小，也要对整个坩埚进行加热抛光，需要的能耗大，所需的电能和重新生成一只新的坩埚所需的电能相近；2、采用复杂的电弧加热抛光，工艺难度大、设备制造费用高，不适合大面积推广；3、电弧熔制设备功率大、加热速度快，造成坩埚因内外受热不均匀或上下受热不均而产生应力导致坩埚破裂报废。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对18～28英寸石英玻璃坩埚在生产时产生的表面和内部缺陷处理去除后，使用相同质量的石英玻璃棒，通过氢氧气熔化石英玻璃棒和坩埚来修补这些缺陷，再通过机械研磨磨平修补产生的凹凸不平，然后使用氢氧气火焰进行抛光，抛掉研磨的痕迹，最后进行退火处理减少坩埚的应力，使其成为合格坩埚的电弧法石英玻璃坩埚缺陷返修的方法。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种电弧法石英玻璃坩埚缺陷返修的方法，其特征在于：它由下述的步骤构成：

第一步：将18～28英寸的体内带有的黑点、气泡、凹坑及其他非石英玻璃物等缺陷的石英玻璃坩埚进行机械研磨或钻磨，通过研磨或钻磨去除掉石英玻璃坩埚体内的缺陷，研磨后的坩埚所形成的凹坑比缺陷略大；

第二步：采用与需要修补的石英玻璃坩埚相同的坩埚片加工成条形或圆形小棒；或采用连熔炉、电熔炉或氢氧气火焰把与需要修补的石英玻璃坩埚同质的石英砂烧制成小棒；

第三步：将需要修补的石英玻璃坩埚放在比其大的石英玻璃保温炉或退火炉中，对其进行预热，预热温度为450～750℃最佳温度为550～650℃，预热时间为1.5～2小时；保温炉或退火炉可以不旋转，也可以每分钟5～15转的速度旋转；

第四步：坩埚预热后，开始进行补焊作业，方法为：（1）、按正确的方法把金属切割枪或玻璃灯工枪连接好氢气和氧气，点燃后调整燃烧火焰，得到充分的燃烧火焰；（2）、使用火焰的外焰煅烧研磨后需要补焊的地方，煅烧到白亮为止，温度在1700～1900℃；（3）、把“第二步”加工的石英玻璃条或棒通过氢氧气火焰加热到白亮，把石英玻璃条或棒轻点需要补焊处，使条或棒上的玻璃粘到坩埚上，来填平之前研磨的凹坑；补焊作业时氢气流量为1.0～2.4m³/h，氧气流量为0.4～1.0 m³/h，燃烧的温度控制在1700～2000℃；

第五步：将补焊后的坩埚迅速放入退火炉内进行退火处理；退火炉内的退火温度为1000～1200℃，退火时间为5～10小时；

第六步：退火后对坩埚补焊的地方进行研磨，把补焊的部位研磨平整；研磨方法与“第一步”相同；

第七步：对坩埚研磨平整的地方使用氢氧气火焰进行抛光处理；抛光使用金属切割枪或玻璃灯工枪进行，调整氢氧气流量的大小来调整火焰的大小和温度，把火焰的外焰对准第六步处理的位置，煅烧到白亮为止，温度在1700～1900℃，氢气流量为2.0～4.8m³/h，氧气流量为0.8～2.0 m³/h；

第八步：对抛光好的坩埚再一次进行退火处理，退火方法与第五步的退火方法相同；

第九步：将退火处理后的坩埚进行酸洗和水洗作业后即完成石英玻璃坩埚的缺陷返修，检验合格后包装入库；酸洗和水洗作业过程与合格坩埚产品在生产过程中的作业过程相同。

上述第一步所述的机械研磨的磨料或钻磨的磨轮使用的金刚砂为100目～1000目。