[发明专利]一种多晶硅还原炉及其炉筒内壁功能层的制备工艺

权利要求书

1.一种多晶硅还原炉，包括炉筒（1），所述炉筒（1）安装在底盘（6）上，所述炉筒（1）由炉筒内壁（3）和炉筒外壁（10）组成，所述炉筒外壁（10）与炉筒内壁（3）之间设置水腔（4），所述炉筒（1）上、中、下部位分布至少3个视镜孔(7、8、9)，所述视镜孔贯穿炉筒内壁（3）、外壁（10），所述炉筒（1）下部设有冷媒体进入口（5），所述炉筒上部设有冷媒体排出口（2），其特征在于，所述炉筒内壁（3）上设有喷砂粗化层（11），所述喷砂粗化层（11）上设有功能层（12），所述功能层（12）为镍基钨合金和/或钴基钨合金形成的功能层。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述功能层（12）表面粗糙度为0.01～0.3 μm、厚度为0.12～2.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述喷砂粗化层（11）表面粗糙度为10～500 μm。

4.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述功能层（11）为钴基钨合金形成的功能层，所述钴基钨合金的组分为，镍2～17 wt%，钨3～18 wt%，碳0～1.5 wt%，铬15～32 wt%，铁1～3.5 wt%，锰0.4～0.9 wt%，硅0.4～1.5 wt%，钼0～0.5 wt%，硼0～0.01wt%，磷0～0.02 wt%，硫0～0.03 wt%，其余为钴。

5.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述功能层（12）为镍基钨合金形成的功能层，所述镍基钨合金的组分为，铬14～16 wt%，钼15～17 wt%，铁4～7 wt%，钨3～4 wt%，钴0～2.5 wt%，碳0～0.01 wt%，锰0～1 wt%，硅0～0.08 wt%，钒0～0.35 wt%，磷0～0.04 wt%，硫0～0.03 wt%，其余为镍。

6.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述功能层（12）空隙率小于0.5%，所述功能层（12）的结合强度不低于55MPa。

7.根据权利要求1所述的一种多晶硅还原炉，其特征在于，所述冷媒体为脱盐水。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种多晶硅还原炉炉筒内壁功能层的制备工艺，包括以下步骤：

1）对炉筒内壁进行除油；

2）在除油后的炉筒内壁通过喷砂工艺制备得到表面粗糙度10～500 μm的喷砂粗化层（11）；

3）在喷砂粗化层上，通过等离子喷涂或超音速火焰喷涂工艺喷涂镍基钨合金和/或钴基钨合金；

4）喷涂完成后抛光，制备得到表面粗糙度0.01～0.3 μm、厚度0.12～2.5 mm的功能层（12）。

9.根据权利要求8所述的一种多晶硅还原炉炉筒内壁功能层的制备工艺，其特征在于：步骤3）所述超音速火焰喷涂工艺包括如下步骤：

a）调整喷枪使得喷枪出口到炉筒内壁（3）表面距离为250mm，喷枪口方向与炉筒内壁3表面之间的夹角为90°；

b）以镍基钨合金和/或钴基钨合金粉末作为功能层（12）材料，其中合金粉的粒径分布为250目～600目, 使用氩气或氮气为送镍基钨合金和/或钴基钨合金粉末载气，使用航空煤油与氧气为工作燃料，调整煤油压力至1Mpa,调整氧气压力2Mpa ,调整载气1.5MP ,设定水压10Mp，设定喷枪移动速度300MM/s，设定还原炉炉筒旋转速度500-1000MM/s；

c）开机点火后设定煤油流量至每小时18～20升，设定氧气流量至每小时35-40立方，焰流流速度达到三马赫(1200m/s)以上时打开送粉开关，设定载气压力为1.5Mp,设定载气流量为每小时0.9立方，进行喷涂。

10.根据权利要求8所述一种多晶硅还原炉炉筒内壁功能层的制备工艺，其特征在于：步骤3）所述等离子喷涂工艺包括如下步骤：

a）调整喷枪使得喷枪出口到还原炉炉筒内壁（3）表面距离为125MM，喷枪口方向与基体表面之间的夹角为90°；

b）以镍基钨合金和/或钴基钨合金粉末作为功能层12喷涂的原材料，其中合金粉的粒径分布为100目-400目, 使用氩气或氮气为送粉载气，使用氢气、氩气或氮气作为工作气体，供电使用10kw-100kw直流电源，设定喷枪移动速度300MM/s，设定还原炉炉筒（1）旋转速度500-1000MM/s，设定送粉量100-200克/min,设定氢气压力为5Mpa,设定氩气或氮气压力为8Mpa，设定载气压力为4Mpa,设定水压9Mpa；

c）引燃等离子弧，设定氢气流量为300-550升/min，设定氮气或氩气流量为2500-3000升/min，设定电源电压为65-70v，电流为450-550A，打开送粉开关，调整载气压力为1.5Mpa,调整载气流量为1500升/min进行喷涂。