[发明专利]一种石英坩埚的成型工艺

说明书

本发明涉及一种石英坩埚的成型工艺，以矿物原料石英砂为主要原料，采用了注浆成型工艺制备了石英坩埚，制备工艺简单易行，成本低廉，所制备的石英坩埚耐热温度高于1650℃，热震稳定性优良。且原料采用矿物原料石英砂，原料价格低廉，来源丰富，该方法制备工艺简单，便于工业化规模生产，所制备的石英坩埚可广泛应用于各种系统玻璃熔制、玻璃深加工、冶金工业、电子工业、化工工业、航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及一种一种石英坩埚的成型工艺。

背景技术

石英坩埚以其较小的热膨胀系数、低的热导率、良好的热震稳定性，电学性能，耐化学侵蚀等特点，在玻璃熔制、玻璃深加工、冶金工业、电子工业、化工工业、航空航天等领域得到广泛应用。综上所述，石英坩埚是一种性能优良，应用广泛的材料。目前文献报道大都围绕单晶硅或多晶硅生产用及特殊用途高性能石英坩埚的制备及应用研究，关于直接采用天然矿物石英砂为主要原料，制备性能优良的石英坩埚的工艺及性能相关研究没有报道。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种高质量，可批量生产的多用途石英坩埚的成型工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一步：石英砂泥浆的制备

首先，按质量百分比取石英砂93～95％，氟硅酸钠0.2～2.4％，碳酸钙1～3％，聚乙烯醇0.1～0.3％，高岭土2～4％，硅酸钠0.5～1％混合均匀形成配合料后，再将配合料加入球磨机中；按照40ml蒸馏水/100克配合料，再向球磨机中加入蒸馏水；其次，再放入与配合料等重量的球石球磨24～48h；最后，将料浆从球磨机中倒出，并过150目标准筛，既得石英坩埚用石英砂泥浆；

第二步：成型模具的修理

首先，将已烘干的石膏模具内表面修理平滑，并用湿海绵对内表面进行一次刷洗；然后，将已混合均匀的质量分数为60％的300目SiC粉和40％的蒸馏水的料浆均匀喷涂于石膏模具内壁，喷涂厚度为0.5～1mm；最后，将石膏模具自然晾干既得石英坩埚成型用模具；

第三步：注浆成型及修坯 首先，将石英砂泥浆缓慢倒入已制备好的石膏模具中，并不断震动石膏模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为5～12mm时，迅速将石膏模具中多余泥浆倒出；当石膏模具中的泥浆与石膏内壁脱离时，迅速进行脱模，并将脱模的坯体在空气中放置24h；然后清理掉坯体表面的SiC粉，并对坯体中的缺陷进行修补后既得石英坩埚坯体；

第四步：石英坩埚坯体烧成

首先，将石英坩埚坯体逐个放入带盖的氧化铝匣钵中；然后，将匣钵推入隧道炉中后，按照以下温度制度烧成：首先，以升温速度为1～5℃/min，自室温升温至150℃，并保温240～360min；然后，以升温速度为5℃/min，自150℃升温至540℃，并保温30min；其次，以升温速度为1℃/min，自540℃升温至850℃，并保温30min；再次，以升温速度为4℃/min，自840℃升温至1280℃，保温120min后，关掉电源，待炉温降至室温时，取出匣钵既得石英坩埚。

本发明的石英砂，高岭土为矿物原料，其杂质氧化铁含量均小于50ppm。

氟硅酸钠，碳酸钙，聚乙烯醇，硅酸钠，碳化硅粉均为化工原料，纯度为分析纯。

本发明以矿物原料石英砂为主要原料，采用了注浆成型工艺制备了石英坩埚，制备工艺简单易行，成本低廉，所制备的石英坩埚耐热温度高于1650℃，热震稳定性优良。且原料采用矿物原料石英砂，原料价格低廉，来源丰富，该方法制备工艺简单，便于工业化规模生产，所制备的石英坩埚可广泛应用于各种系统玻璃熔制、玻璃深加工、冶金工业、电子工业、化工工业、航空航天等领域。

具体实施方式