[发明专利]一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒及其制造方法

说明书

本发明公开了一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒，包括N片炭/炭弧瓣，N片炭/炭弧瓣相邻之间通过榫卯连接结构且沿着圆周方向环绕炭/炭拼接保温筒的轴心线连接，相邻之间的炭/炭弧瓣榫卯连接部位上均设置有M个炭/炭销钉，N片炭/炭弧瓣的一侧均设置有榫头，另一侧均设置有榫槽；本发明还公开了一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒的制造方法，将炭/炭弧瓣的榫头装入相邻炭/炭弧瓣的榫槽中后安装销钉，经制备涂层和纯化得到炭/炭拼接保温筒。本发明采用榫卯连接结构在拼接接缝处形成阻隔，避免了热量和侵蚀气体对拼接裂缝及保温筒外层装置和部件的侵蚀作用，适用于单晶硅直拉炉；本发明的制造方法简单，有利于实现大批量生产。

技术领域

本发明属于硅单晶生产设备技术领域，具体涉及一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒及其制造方法。

背景技术

单晶硅直拉炉单晶硅拉制炉是直拉法(Czochralski法)生产单晶硅的装置，其工作原理是将多晶硅料置于单晶硅直拉炉热场内，在惰性气体保护下加热至1400℃～1700℃使多晶硅料熔融，籽晶在牵引下晶粒长大形成单晶硅棒。

保温筒是单晶硅直拉炉中的核心热场部件之一，在硅单晶的制备过程中，保温筒主要起到支撑整个热场的作用，仅承担高度方向的压力，其环向不受力。目前单晶硅直拉炉所用保温筒通常使用的是高纯石墨或者炭/炭复合材料，要求高纯度、高强度、高密度，在高温下不挥发游离的离子。

在光伏发电平价上网的大背景下，为了进一步降低硅片制造成本，单晶硅直拉炉热场尺寸不断放大，从而进一步提高了单炉装料量。随着单晶硅直拉炉尺寸的增大，炭/炭复合材料以其优良的可设计性及力学性能逐步取代石墨，成为单晶硅直拉炉热场系统的主要材料。整体炭/炭保温筒结构完整性好，但在制备过程中存在炉体空间利用率低、原料浪费等缺点，而分瓣式拼接炭/炭保温筒通过分瓣结构使得坯料的尺寸大幅减小，就自然彻底解决以上问题，但存在机加拼装效率低、拼装产品的整体性差的问题。

申请号为201721801104.8的实用新型提供一种保温装置，包括上环箍、中面部、N个中环箍和下环箍；由于保温装置组件复杂，拼装效率低下，且拼接缝隙没有进行阻隔处理，热量和侵蚀气体能从拼接缝隙溢出从而侵蚀外部保温装置及外部部件，在长期使用过程中容易造成拼接缝受侵蚀增大而失效现象。申请号为201821300403.8的实用新型提供了一种用于真空高温炉的保温筒，包括若干块碳/碳复合材料插板、上碳/碳复合材料环、下碳/碳复合材料环以及若干个碳/碳复合材料螺杆；由于采用上、下环加插板模式，产品高度方向整体性差，整体结构刚性低，且拼接缝隙没有进行阻隔处理，热量和侵蚀气体能从拼接缝隙溢出从而侵蚀外部保温装置及外部部件，在长期使用过程中容易造成拼接缝受侵蚀增大而失效现象。

因此，采用炭/炭拼接保温筒在提高前期致密效率、降低成本的同时，如何提高机加拼装效率、增强拼接单元的连接强度，保证拼接保温筒产品的整体性以及拼接缝隙的阻隔处理是炭/炭拼接保温筒生产面临的关键技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒。该炭/炭拼接保温筒由炭/炭弧瓣相邻之间通过榫卯连接结构沿圆周方向连接形成拼装紧密的整体结构，从而在拼接接缝处形成了阻隔，避免了热量和侵蚀气体对拼接裂缝及保温筒外层装置和部件的侵蚀作用，解决了炭/炭拼接保温筒拼接缝隙无阻隔的弊端，使其适用于单晶硅直拉炉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种单晶硅直拉炉用炭/炭拼接保温筒，其特征在于，包括N片炭/炭弧瓣，所述N片炭/炭弧瓣相邻之间通过榫卯连接结构且沿着圆周方向环绕炭/炭拼接保温筒的轴心线连接，其中，N为不小于2的正整数，相邻之间的炭/炭弧瓣榫卯连接部位上均设置有M个炭/炭销钉，所述N片炭/炭弧瓣的一侧均设置有榫头，另一侧均设置有榫槽。