一种内部容积可变的坩埚制造技术

本实用新型专利技术公开了一种内部容积可变的坩埚，所述坩埚包括坩埚基础层，在所述基础层上至少设有一层加高层，所述基础层与加高层及加高层与加高层之间通过阶梯卡扣结构相互衔接，在基础层与加高层的外表面位于上接口部位设有凸环或呈环形均布的凸块，在所述凸环或凸块上设有紧固密封环形件，紧固密封环形件用于将基础层与加高层及加高层与加高层之间固定并密封。所述坩埚具有结构简单、使用便捷、容积大小可变、低成本、高纯度、高密度、石英陶瓷坩埚内表面光滑、不容易粘料、易清洁结、构均匀等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种内部容积可变的坩埚
本技术涉及干过结构
，具体涉及一种内部容积可变的坩埚。
技术介绍
石英陶瓷又称熔融石英陶瓷、石英玻璃陶瓷、石英玻璃烧结制品、熔融石英烧结制品,它是采用熔融石英或石英玻璃为原料,经粉碎、成形、烧成等一系列陶瓷工艺制备的制品,于20世纪60年代初最先由美国开发成功并投入批量生产。石英陶瓷具有成本低、高温荷重软化温度高、热膨胀系数小、热稳定性好、耐化学侵蚀性好、介电性高及电阻大等优良特性。石英陶瓷因具有极低的热膨胀系数，其抗热冲击性能优异，同时具有优良的化学稳定性和极强的耐酸腐蚀性(除氢氟酸和热硫酸之外不溶于其它酸)，因此石英坩埚广泛应用于各种稀有金属、贵金属、特种玻璃等冶炼以及光伏行业的多晶硅铸锭方面。尤其在多晶硅铸锭所用的石英坩埚，因其尺寸大(1200*1200mm)，壁薄(约20mm)，制作难度较大。可以制成玻璃水平钢化炉用石英陶瓷辊、浮法玻璃窑用闸板砖、浮法玻璃退火炉用空心辊、铸钢用水口、金属带材热处理炉用空心辊、有色金属冶炼用水口、塞棒、流槽、坩埚、焦炉炉门，以及上升管内衬、玻璃工业用料碗、匀料筒、搅拌棒、料盆、旋转管、雷达天线罩等,广泛应用于宇宙飞船、火箭、导弹、雷达、原子能、电子、钢铁、炼焦、有色金属及玻璃等工业领域。现有坩埚设计中，大部分的坩埚内壁的底部基本上都是在同一个水平面上，小部分的坩埚内壁的底部设置为凹凸不平的结构，现有的坩埚在进行化料控制时，存在以下问题：1、在多晶铸锭中，铸锭炉大部分在其顶部和侧部分别设置顶部加热器和侧部加热器，使得置于铸锭炉中的坩埚内壁的底部的中间位置温度较低，而坩埚内壁的底部的边缘位置温度较高，即其热场呈现中间位置微凸的等温面，底部都在同一个水平面上的坩埚的化料的剩余程度由坩埚的热场决定，这就使得当坩埚底部的中间位置的硅料还有剩余时，坩埚底部的边缘位置的硅料已化完，进而无法准确控制坩埚底部有一层浅浅的硅料覆盖，来保证后续的铸锭质量；2、底部为凹部不平结构的坩埚虽然能够使得凹陷的区域的硅料不容易化掉，利于硅料后续的长晶，但其在进行化料控制时，存在以下情况：a总的来说坩埚的底部还是同在一个水平面上，其化料的剩余程度由坩埚的热场决定，这就使得当坩埚底部的中间位置的硅料还有剩余时，坩埚底部的边缘位置的硅料已化完，进而无法准确控制坩埚底部有一层浅浅的硅料覆盖，来保证后续的铸锭质量；b由于坩埚一般利用模具制成的，底部为凹凸不平的结构，使得需要相应制定模具，成本较高并且工序较为麻烦；3、坩埚一旦制成其内部的容积就已经固定下来，若其容积过大在加工小件物品时就会造成加热能源的浪费，并且不便于操作。若其容积过小就不能够用于加工大件物品。目前大都采用两种工艺：注浆工艺和注凝工艺。注浆工艺属于传统工艺，它有如下特点：工艺成熟；结构不均匀；生坯强度低；密度较高；成品率低成本高。越来越无法满足日趋发展的铸锭工艺要求。注凝工艺是近几年新兴的工艺，它的特点是：生坯强度高；结构均匀；适合做大尺寸坩埚；但其密度低、工艺复杂、成本较高。随着铸锭工艺的提高对坩埚纯度要求日益苛刻、坩埚成本的降低也不断提出新的要求，注浆工艺和注凝工艺都无法一次成型高纯复合坩埚、成本压力也日益增大。因此，急需一种全新工艺来满足坩埚工艺简单、低成本、高纯度、高密度、结构均匀的坩埚来满足铸锭市场不断发展的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、使用便捷、容积大小可变、低成本、高纯度、高密度、石英陶瓷坩埚内表面光滑、不容易粘料、易清洁结、构均匀内部容积可变的坩埚。为实现上述目的，本技术的技术方案是设计一种内部容积可变的坩埚，所述坩埚包括坩埚基础层，在所述基础层上至少设有一层加高层，所述基础层与加高层及加高层与加高层之间通过阶梯卡扣结构相互衔接，在基础层与加高层的外表面位于上接口部位设有凸环或呈环形均布的凸块，在所述凸环或凸块上设有紧固密封环形件，紧固密封环形件用于将基础层与加高层及加高层与加高层之间固定并密封。为了便于紧固密封环形件牢固地套装在基础层与加高层，或加高层与加高层之间的接口处，且不会发生转动，优选的技术方案是，在所述基础层与加高层的外表面设有竖向凸棱和/或凹槽，在所述紧固密封环形件的内部设有与凸棱和/或凹槽相适配的凹槽和/或凸棱。为了便于坩埚的加工制作，优选的技术方案还有，所述基础层与加高层的截面呈梯形桶状结构。为了便于坩埚的使用，适用于技工不同种类的物品，进一步优选的技术方案还有，所述基础层、加高层及紧固密封环形件呈圆形桶状结构，或呈椭圆形桶状结构，或称矩形桶状结构。为了便于坩埚的加工制作，进一步优选的技术方案还有，所述基础层、加高层及紧固密封环形件由熔融石英砂与粘结剂混合后，采用成型设备成型，再通过烧结工艺制成。为了提高干过制造工艺的自动化水平，提高坩埚的生产效率，提高坩埚的成型质量，能够达到随意调节坩埚内壁层与外壁层的厚度，进一步优选的技术方案还有，所述成型设备为成型喷涂设备，成型喷涂设备通过机械臂在模具内壁上进行循环喷涂，直至达到设定壁厚的基础层、加高层及紧固密封环形件。为了提高坩埚内壁层的质量，同时又能降低坩埚的制造成本，进一步优选的技术方案还有，所述基础层与加高层包括由普通纯度的熔融石英砂构成的外层，以及由高纯度和/或超高纯度的熔融石英砂构成的内层。为了提高坩埚内壁层的质量，同时又能降低坩埚的制造成本，进一步优选的技术方案还有，所述内层包括由高纯度的熔融石英砂构成的中间内层和由超高纯度的熔融石英砂构成的外表内层。为了提高坩埚内壁层的质量，同时又能降低坩埚的制造成本，进一步优选的技术方案还有，所述普通纯度的熔融石英砂纯度为99.9％，高纯度的熔融石英砂纯度为99.995％，超高纯度的熔融石英砂纯度为99.9999％。为了提高坩埚的质量，同时又能降低坩埚的制造成本，进一步优选的技术方案还有，所述基础层与加高层的壁厚之和为18mm～22mm。本技术的优点和有益效果在于：该悬内部容积可变的坩埚具有结构简单、使用便捷、容积大小可变、低成本、高纯度、高密度、石英陶瓷坩埚内表面光滑、不容易粘料、易清洁结、构均匀等特点。该坩埚适合应用在大尺寸薄壁坩埚的生产制造，能满足要求日趋苛刻的多晶铸锭行业的要求。该坩埚是在不同纯度石英原料的基础上进行合理的粒度级配并制成石英料浆，可对喷涂参数进行优化，形成一套工艺简单、效率高、周期短、成本低、结构均匀、密度高、纯度和材质梯度自由过渡的3D-FGM打印技术。附图说明图1是本技术内部容积可变的坩埚的主剖视结构示意图；图2是本技术内部容积可变的坩埚的主视结构示意图；图3是本技术内部容积可变的坩埚的俯视结构示意图之一；图4是本技术内部容积可变的坩埚的俯视结构示意图之二。图中：1、基础层；2、加高层；3、阶梯卡扣结构；4、凸环；5、紧固密封环形件；6、凹槽；7、外层；8、中间内层；9、外表内层。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1～4所示，本技术是一种内部容积可变的坩埚，所述坩埚包括坩埚的基础层1，在所述基础层1上至少设有一层加高层2，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内部容积可变的坩埚，其特征在于，所述坩埚包括坩埚基础层，在所述基础层上至少设有一层加高层，所述基础层与加高层及加高层与加高层之间通过阶梯卡扣结构相互衔接，在基础层与加高层的外表面位于上接口部位设有凸环或呈环形均布的凸块，在所述凸环或凸块上设有紧固密封环形件，紧固密封环形件用于将基础层与加高层及加高层与加高层之间固定并密封。

【技术特征摘要】
1.一种内部容积可变的坩埚，其特征在于，所述坩埚包括坩埚基础层，在所述基础层上至少设有一层加高层，所述基础层与加高层及加高层与加高层之间通过阶梯卡扣结构相互衔接，在基础层与加高层的外表面位于上接口部位设有凸环或呈环形均布的凸块，在所述凸环或凸块上设有紧固密封环形件，紧固密封环形件用于将基础层与加高层及加高层与加高层之间固定并密封。2.如权利要求1所述的内部容积可变的坩埚，其特征在于，在所述基础层与加高层的外表面设有竖向凸棱，在所述紧固密封环形件的内部设有与凸棱相适配的凹槽；或者在所述基础层与加高层的外表面设有竖向凹槽，在所述紧固密封环形件的内部设有与凹槽相适配的凸棱。3.如权利要求2所述的内部容积可变的坩埚，其特征在于，所述基础层与加高层的截面呈梯形桶状结构。4.如权利要求3所述的内部容积可变的坩埚，其特征在于，所述基础层、加高层及紧固密封环形件呈圆形桶状结构，或呈椭圆形桶状结构，或称矩形桶状结构。5.如权利要求4所述的内部容积可变的坩埚，其特征在于，所述基础层、加...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹亚静，
申请(专利权)人：邹亚静，
类型：新型
国别省市：重庆,50