[发明专利]一种还原炉底盘及其涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种还原炉底盘及其涂层制备方法，还原炉底盘采用不锈钢制成，底盘表面具有银涂层，可以使底盘表面保持较低的温度，进而杜绝无定型硅在底盘表面形成黑色膜层，使无定型硅以颗粒形式富集在底盘表面；底盘电极卡槽以及底盘表面绝缘面喷涂有银/氧化铝复合膜层，复合膜层使得氧化铝与基体结合强度更强，不易造成应变破裂；将外置绝缘保护变为内置绝缘保护，大幅提高了底盘与电极之间的绝缘性能；筛网表面设置有银/氧化铝复合涂层，复合涂层具有耐腐蚀、热稳定性高、耐冲刷等优点；该底盘涂层喷涂方法的优点是，涂层粒子沉积效率高，原材料的利用率可超过98％，且涂层制备过程的生产效率高。

技术领域

本发明涉及多晶硅生产设备技术领域，具体涉及一种还原炉底盘及其涂层制备方法。

背景技术

改良西门子法是国际上生产多晶硅的主流技术，其核心设备为还原炉，还原炉的工作原理是通过通电高温硅芯将含硅气体(常用的含硅气体为三氯氢硅和硅烷)与氢气的混和气体反应生成多晶硅并沉积在硅芯上，最终产物是沉积在硅芯上的多晶硅，产品最终以多晶硅棒的形式从还原炉中采出。

多晶硅还原炉主要由底盘和炉体组成，其中底盘是还原炉的核心组件，底盘的结构和性能直接影响着物料在炉内的分布和流动、硅棒的生长质量、还原能耗以及还原炉的运行。还原炉底盘组件包括：底盘本体、位于底盘本体内的冷却腔，固定在底盘本体电极槽内的电极、进气端管、出气端管以及位于出气端管的筛网。

底盘本体、筛网由奥氏体不锈钢制作。在还原炉运行时，不锈钢底盘表面会富集有无定型硅，高温气氛下，无定型硅会在不锈钢底盘表面形成一层黑色膜，黑色膜层的存在会提高底盘黑度系数，进而减弱底盘冷却水对底盘的冷却作用和提高底盘表面温度，使得黑色膜层的厚度增加以及加强黑色膜层与不锈钢基体的结合强度。还原炉停炉后，需要对还原炉钟罩和底盘进行清洗，钟罩一盘在钟罩清洗工作站上进行密闭清洗，而底盘只能在还原厂房内进行敞开式清洗。由于底盘表面形成了结合度较强的黑色膜层，因此需要使用氟化氢铵溶液或者碱液对底盘进行清洗，底盘清洗过程中会产生含氟化物、氢气的气体，一方面氟化物对人体有较大的危害，另一方面敞开空间中氢气的存在增加了爆炸等安全隐患的发生概率。高温尾气经筛网由尾气端管导出，尾气中的氯化氢及氯硅烷会腐蚀筛网，随着还原炉的运行，筛网表面的腐蚀产物会不断增加，进而会堵塞筛网，并对还原炉内的温场及流程产生影响，进而影响多晶硅棒的生产。

还原炉运行过程中，电极对底盘击穿导致的还原炉跳停是影响还原炉稳定运行的主要因素之一。目前，通过在电极槽内设置四氟套筒、陶瓷套筒以及对电极头部(电极露出底盘表面的部分)设置陶瓷套筒的形式对电极进行绝缘保护，但是由于还原炉内的高温气氛和还原炉启停炉时的温度变化，使得四氟套筒极易碳化失效和陶瓷套筒易应变破碎，进而造成还原炉底盘绝缘失效，进而造成生产事故。

综上所述，开发一种新型还原炉底盘，以解决传统还原炉结构缺陷，实现还原炉稳定、高效运行，是当前急需解决的课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺点，提供一种可实现还原炉稳定、高效运行的还原炉底盘及其涂层制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种还原炉底盘，采用不锈钢制成，其特征在于：在不锈钢底盘的表面喷涂有热反射涂层，在电极卡槽表面以及靠近电极卡槽的底盘银涂层表面喷涂有陶瓷涂层形成底盘表面绝缘面，在筛网表面亦喷涂有陶瓷涂层。

优选地，所述热反射涂层为银涂层。

优选地，所述电极卡槽为圆柱形凹槽，圆柱形凹槽的直径与电极圆柱段的直径相差0.5mm-5mm。

优选地，底盘表面绝缘面的内径与所述电极卡槽的直径相等且边缘重合，底盘表面绝缘面的外径与内径的差值为60mm-80mm。

优选地，所述陶瓷涂层为氧化铝涂层，采用氧化铝为γ-氧化铝制成。