还原炉内壁处理装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种还原炉内壁处理装置及其方法，涉及多晶硅装备技术领域，该还原炉内壁处理装置包括钟罩、旋转机构、磁感应加热组件以及冷气体动力喷枪；钟罩具有密闭的容置空间；旋转机构与钟罩传动连接，用于驱动钟罩旋转；磁感应加热组件包括高频线圈，高频线圈设置于容置空间内，用于将钟罩内壁面加热至预设温度范围；冷气体动力喷枪设置于容置空间内，用于向钟罩内壁面喷射粉末。通过该还原炉内壁处理装置，解决了现有技术中存在的在冷气体动力喷涂法中，钟罩多采用硬度较大的不锈钢，对喷涂条件的要求较高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
还原炉内壁处理装置及其方法
本专利技术涉及多晶硅装备
，尤其是涉及一种还原炉内壁处理装置及其方法。
技术介绍
晶硅是微电子行业和光伏行业的基础材料，而改良西门子法是当下制备多晶硅的主流方法。改良西门子法的特点是：在钟罩式化学气相沉积(CVD)反应器(行业术语为多晶硅还原炉)中，以通电自加热至温度为950～1150℃的细硅芯为沉积载体，通入多晶硅还原炉的三氯氢硅与氢气在热硅芯表面发生氢还原反应，被还原的硅沉积在硅芯表面，随着氢还原反应的进行，硅芯的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸，最终以多晶硅棒的形式采出。多晶硅还原炉主要材质为不锈钢，为了避免多晶硅还原炉运行过程中因内壁温度过高而使不锈钢材料蠕变失效的问题，通常在外壁和内壁间的夹套内通入低温水进行冷却，使内壁温度保持在300℃以下。在多晶硅还原炉运行过程中，硅棒表面发射出大量红外电磁波，到达内壁表面的红外电磁波几乎全部被吸收，并转化为内壁的内热能，然后传导至高热容的低温冷却水。据统计，夹套冷却水带走的热量约占多晶硅还原炉总输入能量的60％以上。当下，多通过在多晶硅还原炉内壁制备以银为主的贵金属涂层，利用贵金属涂层优良的红外电磁波反射性能，提高还原炉内壁对红外辐射的反射率，减少热量损失和输入能量，实现多晶硅还原炉节能的目的。冷气体动力喷涂法是新兴的多晶硅还原炉内壁节能涂层制备技术，其特征是：金属粉末被加热的压缩气体加速至超音速状态，在低于其熔点的温度下，撞击基体表面，通过与基体间的机械咬合作用和剧烈弹性形变在基体表面形成涂层。由于基体多采用硬度较大的不锈钢，且在喷涂过程中，钟罩的内壁温度为常温，因此，要想获得高强度的涂层，就需要较高的喷涂条件(喷涂温度和喷涂压力)才能实现，无疑增加了加工成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种还原炉内壁处理装置及其方法，以缓解现有技术中存在的在冷气体动力喷涂法中，要想获得高强度的涂层，需对喷涂条件要求较高的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供一种还原炉内壁处理装置，包括：钟罩、旋转机构、磁感应加热组件以及冷气体动力喷枪。所述钟罩具有密闭的容置空间。所述旋转机构与所述钟罩传动连接，用于驱动所述钟罩旋转。所述磁感应加热组件包括高频线圈，所述高频线圈设置于所述容置空间内，用于将钟罩内壁面加热至预设温度范围。所述冷气体动力喷枪设置于所述容置空间内，且相对所述钟罩转动，用于向所述钟罩内壁面喷射粉末。进一步的，所述高频线圈为中空管状结构，所述中空管状结构的一端用于连接进液管路，另一端用于连接出液管路。进一步的，还包括磁屏蔽组件。所述磁屏蔽组件包括用于吸收所述高频线圈产生的电磁场的磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩位于所述容置空间内。所述高频线圈位于所述钟罩与所述磁屏蔽罩的外周侧之间。所述冷气体动力喷枪包括枪体部和喷射部，所述枪体部位于所述磁屏蔽罩内，所述喷射部穿出所述磁屏蔽罩并朝向所述钟罩内壁面设置。进一步的，所述磁屏蔽罩包括内磁屏蔽罩和外磁屏蔽罩，所述内磁屏蔽罩与所述外磁屏蔽罩围成空腔。所述空腔内设有冷却管，所述冷却管的一端用于连接进液管路，另一端用于连接出液管路；或者，所述空腔具有进口和出口，所述进口用于连接进液管路，所述出口用于连接出液管路。优选的，所述冷却管的外径为5～30mm，所述冷却管的内径为2～20mm。进一步的，所述高频线圈为多组，多组所述高频线圈由上至下依次固定绕设在所述外磁屏蔽罩的外周侧，且与所述外磁屏蔽罩之间留有第一间隙。所述高频线圈与所述钟罩内壁面之间留有第二间隙。进一步的，相邻两组所述高频线圈之间的间距为5～30mm。和/或，所述高频线圈为中空管，所述高频线圈的外径为10～30mm，所述高频线圈的内径为5～20mm。和/或，所述第一间隙的取值为5～50mm。和/或，所述第二间隙的取值为10～50mm。进一步的，所述内磁屏蔽罩和所述外磁屏蔽罩均包括直筒段、上封头以及下封头，所述上封头可拆卸连接于所述直筒段的上开口，所述下封头可拆卸连接于所述直筒段的下开口；所述外磁屏蔽罩包覆在所述内磁屏蔽罩的外侧，用于使两者围成所述空腔。进一步的，所述内磁屏蔽罩和所述外磁屏蔽罩的壁厚均为5～20mm。和/或，所述内磁屏蔽罩与所述外磁屏蔽罩之间的间距为10～50mm。和/或，所述内磁屏蔽罩和所述外磁屏蔽罩的材质均为镍合金或低碳钢。有益效果：本专利技术提供的还原炉内壁处理装置，通过旋转机构可带动钟罩旋转，由于钟罩与冷气体动力喷枪能够相对转动，因而，在钟罩旋转过程中，冷气体动力喷枪可以对钟罩内壁面在周向喷射粉末；在此之前，由于该还原炉内壁处理装置设有高频线圈，该高频线圈可以对钟罩内壁面进行加热，并将钟罩内壁面加热至预设温度范围；由于钟罩内壁面性质是影响临界速度(临界速度是气体动力喷涂技术中的关键指标，只有当粉末的速度等于或大于临界速度时，才会沉积形成涂层)的因素之一，当钟罩内壁面温度相对常温升高时，可以降低喷涂粉末的临界速度，喷涂粉末可以在较低喷涂条件下沉积形成涂层；或者，在固定喷涂条件下，由于钟罩内壁面的温度达到预设温度范围，从而可以使喷涂粉末与钟罩内壁面的机械咬合和弹性形变作用强烈，随之形成具有更高结合强度的涂层。由前述可知，采用该还原炉内壁处理装置可以在降低喷涂条件的前提下，较高结合强度的涂层；或者，在固定喷涂条件下，形成具有更高结合强度的涂层。第二方面，本专利技术实施例提供还原炉内壁处理装置的喷涂方法，包括以下步骤：钟罩以预设速度旋转；高频线圈产生磁感线，磁感线与钟罩内壁面作用，并在钟罩内壁面产生涡流加热效应，使钟罩内壁面温度保持在50～350℃；通过冷气体动力喷枪喷出高速运动的粉末，所述粉末在超音速状态下，以固体状态撞击温度为50～350℃的钟罩内壁面，并形成沉积涂层；对所述沉积涂层进行热处理，使其形成致密的涂层。优选的，钟罩的旋转速度为0.1～30rpm。优选的，冷气体动力喷枪的喷出口与钟罩内壁面之间的距离为10～50mm。优选的，冷气体动力喷枪所处环境温度低于100℃。优选的，对所述沉积涂层进行热处理时的温度为300～500℃，加热时间为10～20h。进一步的，还包括向所述高频线圈内通入冷却介质的步骤；优选的，通入冷却介质的流速为10～50L/min、温度为10～30℃。本专利技术提供的还原炉内壁处理装置的喷涂方法所达到的技术优势及效果与还原炉内壁处理装置所达到的技术优势及效果相同，此处不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的还原炉钟罩的结构示意图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种还原炉内壁处理装置，其特征在于，包括：钟罩(100)、旋转机构、磁感应加热组件(200)以及冷气体动力喷枪(300)；/n所述钟罩(100)具有密闭的容置空间；/n所述旋转机构与所述钟罩(100)传动连接，用于驱动所述钟罩(100)旋转；/n所述磁感应加热组件(200)包括高频线圈(210)，所述高频线圈(210)设置于所述容置空间内，用于将钟罩内壁面加热至预设温度范围；/n所述冷气体动力喷枪(300)设置于所述容置空间内，且相对所述钟罩(100)转动，用于向所述钟罩内壁面喷射粉末。/n

【技术特征摘要】
1.一种还原炉内壁处理装置，其特征在于，包括：钟罩(100)、旋转机构、磁感应加热组件(200)以及冷气体动力喷枪(300)；
所述钟罩(100)具有密闭的容置空间；
所述旋转机构与所述钟罩(100)传动连接，用于驱动所述钟罩(100)旋转；
所述磁感应加热组件(200)包括高频线圈(210)，所述高频线圈(210)设置于所述容置空间内，用于将钟罩内壁面加热至预设温度范围；
所述冷气体动力喷枪(300)设置于所述容置空间内，且相对所述钟罩(100)转动，用于向所述钟罩内壁面喷射粉末。


2.根据权利要求1所述的还原炉内壁处理装置，其特征在于，所述高频线圈(210)为中空管状结构，所述中空管状结构的一端用于连接进液管路，另一端用于连接出液管路。


3.根据权利要求1所述的还原炉内壁处理装置，其特征在于，还包括磁屏蔽组件(400)；
所述磁屏蔽组件(400)包括用于吸收所述高频线圈(210)产生的电磁场的磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩位于所述容置空间内；
所述高频线圈(210)位于所述钟罩(100)与所述磁屏蔽罩的外周侧之间；
所述冷气体动力喷枪(300)包括枪体部(310)和喷射部(320)，所述枪体部(310)位于所述磁屏蔽罩内，所述喷射部(320)穿出所述磁屏蔽罩并朝向所述钟罩内壁面设置。


4.根据权利要求3所述的还原炉内壁处理装置，其特征在于，所述磁屏蔽罩包括内磁屏蔽罩(410)和外磁屏蔽罩(420)，所述内磁屏蔽罩(410)与所述外磁屏蔽罩(420)围成空腔；
所述空腔内设有冷却管(430)，所述冷却管(430)的一端用于连接进液管路，另一端用于连接出液管路；或者，所述空腔具有进口和出口，所述进口用于连接进液管路，所述出口用于连接出液管路；
优选的，所述冷却管(430)的外径为5～30mm，所述冷却管(430)的内径为2～20mm。


5.根据权利要求4所述的还原炉内壁处理装置，其特征在于，所述高频线圈(210)为多组，多组所述高频线圈(210)由上至下依次固定绕设在所述外磁屏蔽罩(420)的外周侧，且与所述外磁屏蔽罩(420)之间留有第一间隙；
所述高频线圈(210)与所述钟罩内壁面之间留有第二间隙。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝顺，王体虎，宗冰，
申请(专利权)人：亚洲硅业青海股份有限公司，青海省亚硅硅材料工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：青海;63