[发明专利]高强度高致密性石英坩埚的制备工艺

说明书

本发明公开了高强度高致密性石英坩埚的制备工艺，具体涉及坩埚技术领域。本发明中构强度更高，且自身致密性较佳，可有效避免石英坩埚发生破损；将素坯使用双面顶压机进行高温高压处理，可快速对素坯进行压紧和烧结处理，高压下原子的扩散速率显著降低，使得高温烧结过程中晶粒的异常生长受到抑制，合成压力越大，对晶粒生长的抑制作用越强，所得样品的晶粒尺寸越小，合成压力的升高有利于减少材料的孔洞缺陷，提升复合材料样品的致密度，有效加强石英坩埚的高强度和高致密性；碳化锆作为硼化锆的烧结助剂，可有效加强提高引入碳化锆可以有效地阻碍硼化锆晶粒长大，提高材料的高致密性、力学性能和抗烧蚀性能。

技术领域

本发明涉及坩埚技术领域，更具体地说，本发明涉及高强度高致密性石英坩埚的制备工艺。

背景技术

坩埚是一种实验室中使用的杯状器皿，主要用来对固体进行高温加热。石英是一种由硅和氧组成的矿物，化学式为SiO₂；石英主要应用于玻璃、陶瓷、机械铸造、耐火材料、化工和冶金等传统行业领域。石英是地壳中第二丰富的矿物；石英坩埚可以在1850℃以下使用，分为透明和不透明两种；使用电弧法制的半透明石英坩埚是拉制大直径单晶硅，是发展大规模集成电路必不可少的基础材料；当今，世界半导体工业发达国家已用此坩埚取代了小的透明石英坩埚；它具有高纯度、尺寸大、耐温性强、精度高、节约能源、保温性好、质量稳定等优点；石英坩埚适于用K₂S₂O₇，KHSO₄作熔剂熔融样品和用Na₂S₂O₇(先在212℃烘干)作熔剂处理样品。

现有的石英坩埚质脆，结构强度较差，容易发生破损。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供高强度高致密性石英坩埚的制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高强度高致密性石英坩埚的制备工艺，具体制备步骤如下：

步骤一：称取石英注浆浆料；

步骤二：将步骤一中的石英注浆浆料向模具中进行注浆后，施加240～300MPa静压3～5min，开模，得到素坯；

步骤三：将步骤二中制得的素坯放入到双面顶压机中，进行高温高压处理11～15min，得到高强度高致密性石英坩埚。

进一步的，在步骤一中，所述石英注浆浆料按照重量百分比计算包括：57.8～59.8％的石英复合粉体、5.78～5.98％的黏结剂、余量为溶剂。

进一步的，所述石英复合粉体按照重量百分比计算包括：7.6～8.6％的硼化锆微粉、0.8～1.2％的碳化锆微粉、0.8～1.2％的氧化镧、9.6～10.6％的氧化钇、2.7～3.7％的聚乙烯亚胺，余量为熔融石英砂；

所述石英注浆浆料的制备方法如下：

S1：按照上述重量百分比称取黏结剂、溶剂和石英复合粉体原料中的硼化锆微粉、碳化锆微粉、氧化镧、氧化钇、聚乙烯亚胺、熔融石英砂；

S2：将步骤S1中的硼化锆微粉、碳化锆微粉、氧化镧、氧化钇、聚乙烯亚胺、熔融石英砂进行共混送入到气流粉碎机中进行粉碎处理，得到石英复合粉体；

S3：将步骤S2中制得的石英复合粉体和步骤S1中的黏结剂、溶剂加入到球磨机中进行球磨处理2～4小时，得到石英注浆浆料。

进一步的，所述石英注浆浆料按照重量百分比计算包括：57.8％的石英复合粉体、5.78％的黏结剂、余量为溶剂；所述石英复合粉体按照重量百分比计算包括：7.6％的硼化锆微粉、0.8％的碳化锆微粉、0.8％的氧化镧、9.6％的氧化钇、2.7％的聚乙烯亚胺，余量为熔融石英砂。