一種直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，由導流筒耳部（1）、導流筒錐形筒部（2）及表面涂層（3）構成；所述導流筒耳部（1）和導流筒錐形筒部（2）由固化炭氈制造而成，所述固化炭氈密度為0.4～0.7g/cm3；所述導流筒耳部與導流筒錐形筒部連接處采取錐面配合；所述表面涂層為物理阻擋層。本實用新型專利技術固化炭氈整體導流筒，能有效地提高整體導流筒在高溫使用過程中的保溫性能，降低功率節約能耗約10%，降低拉晶成本，同時提高了拉晶成品率與效率。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種直拉硅單晶爐用導流筒，具體涉及一種直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒。技術背景大約85%的單晶硅采用直拉法(CZ法)生產。硅晶棒尺寸日益大型化，為保證硅晶體的質量，節省能源，減少二氧化碳排放，硅晶體生長爐熱場普遍使用導流筒。導流筒主要起高溫氣體導流作用，因此，要求其具有良好的耐熱性能和一定的力學性能；還要具有保溫隔熱性能，以保障坩禍中的硅液沿徑向、在拉的硅棒與坩禍中的硅液沿軸向有合適的溫度梯度。此外，使用導流筒可以減少爐體上部的氬氣流動渦胞，進而減少S1在單晶爐上部的沉積，從而確保拉制的單晶娃棒具有很尚的質量。目前，直拉硅晶體生長爐導流筒多為由薄壁錐形外石墨筒-氈體夾心-薄壁錐形內石墨筒構成的組合式導流筒。由于石墨制品強度低，高溫熱震性能差，導熱系數高，使用壽命短，一般使用3個月左右，更換頻繁，純度也較低；并且，目前單晶硅拉晶尺寸越來越大，要求導流筒尺寸也隨之增大，因此，石墨導流筒材料消耗增大，加工過程成品率低，運輸、搬運、使用過程中易于損壞，越來越難滿足CZ直拉法單晶硅生產對導流筒的使用性能與可靠性能的要求。另外，近年來也有部分外導流筒與內導流筒由炭-炭復合材料制成，內芯一般由軟氈包裹或固化炭氈制成，但是炭-炭復合材料的內、外導流筒價格十分昂貴。隨著光伏市場競爭的日趨激烈，降低能耗、節省成本、提高生產效率成為技術發展的核心。導流筒安放在坩禍正上方，在硅蒸汽及氧化性氣體作用下易產生侵蝕和開裂，在單晶硅生長的總成本中具有一定的比例，導流筒的突然損壞有可能導致坩禍、加熱器損壞，甚至導致整個熱場損壞。因此，提高導流筒使用壽命與降低導流筒成本對于單晶硅生長的成本控制至關重要。目前，現有的石墨導流筒及炭-炭導流筒普遍存在問題:一是成本高；二是使用后易出現外表面氧化，整體開裂，掉塊等現象，從而給生產帶來不便，影響企業經濟效益；三是使用時現場安裝繁瑣，影響工作效率。中國專利技術專利申請200610043187.9號公開的“單晶硅拉制爐用熱場炭/炭導流筒的制備方法”和200810030750.8號公開的“單晶爐導流筒及其生產工藝”都涉及炭/炭復合材料導流筒的制備方法，其導流筒的原材料消耗多，制備的導流筒使用壽命也較短，炭-炭導流筒的價格十分昂貴。而200810030750.8公開的“單晶爐導流筒及其生產工藝”，在制備過程中是靠膨脹石墨紙或硫酸紙作為緩滲層隔開表層和里層，因而其制備的導流筒還存在密度梯度，這更影響其使用壽命。200910310354.5公開的“一種CZ硅晶體生長爐碳一碳復合材料導流筒及其制備方法”，其制備的碳一碳復合材料表層的表觀密度達1.4?1.7g/cm3，化學氣相沉積的周期比較長，同時存在表層密度不均勾，使用過程中存在開裂、掉渣等現象，影響單晶硅的質量；且其生產成本比較高。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種使整體性好，使用壽命長，可靠性高，操作方便，原材料消耗少，節能的直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒。本技術解決其技術問題采用的技術方案是:一種直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，由導流筒耳部、導流筒錐形筒部及表面涂層構成；所述導流筒耳部和導流筒錐形筒部由固化炭租制造而成，所述固化炭租的密度為0.4?0.7g/ cm3；(優選0.5?0.6g/cm3)所述導流筒耳部與導流筒錐形筒部連接處采取錐面配合；所述表面涂層為物理阻擋層。進一步，所述導流筒耳部與導流筒錐形筒部連接處的錐度為:91度<錐度< 130度。進一步，所述表面涂層為碳化娃涂層，涂層厚度優選35~45 μπι。本技術直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，可以按照以下方法制造:(I)設計和制造導流筒耳部胎具和導流筒錐形筒部胎具；(2)設計炭氈的形狀和尺寸:根據制坯所選用的炭氈氈體厚度及變形性能按導流筒耳部和導流筒錐形筒部的形狀尺寸建立數學模型，計算不同位置上炭氈的形狀和尺寸；并據此尺寸裁剪下料；(3)坯體制備:將步驟(2)所裁剪的炭氈浸泡或涂刷熱固性樹脂，待炭氈浸透后，按設計要求將其一層層疊層在導流筒耳部胎具上及一層層纏繞在導流筒錐形筒部胎具上，用力壓實坯體；(4)坯體固化:將步驟(3)制作完成的坯體送入固化爐，固化溫度為100?250°C，固化時間為4?8h ;(5)坯體炭化:將步驟(4)完成固化的坯體送入炭化爐，炭化溫度為650?1200 °C，炭化時間20?40h ；(6)機加工坯體及組裝:將步驟(4)完成炭化的坯體進行機械加工，加工導流筒耳部(I)外形及錐面，加工導流筒錐形筒部(2)外形尺寸及與導流筒耳部(I)相配合的錐面，然后將機械加工后的導流筒耳部(I)和導流筒錐形筒部(2)通過錐面配合裝配成整體導流筒；(7)表面涂層:(a)涂層漿料配置:涂層漿料按以下重量比的原料配置，碳化硅粉:石墨粉:溶劑=1: (0.1?5): (I?10)，將各原料充分混合均勻，即得到涂層漿料；(b)將步驟(a)所制得涂層漿料均勻涂覆于步驟(6)裝配成的整體導流筒的外表面，涂層厚度為30~50μπι;(8)涂層固化:將經步驟(7)涂層處理后的導流筒放置于固化爐中進行固化，固化溫度為100~150°C，時間2-4h ；(9)化學氣相沉積強化處理:將經步驟(8)處理后的導流筒置于化學氣相沉積爐內，采用碳氫氣體進行化學氣相沉積，沉積溫度為900?1200°C，沉積時間10?100h，碳氫氣體流量為30?50L/min，稀釋氣體氮氣流量為15?30L/min ；(10)高溫純化處理:將經步驟(9)處理后的導流筒置于高溫爐中，升溫至為1600?2200°C，保溫時間10?30h，降溫至300°C以下，出爐即得成品。所述碳化硅粉為a -SiC粉，粒度為800?2500目；所述石墨粉粒度為800?2000目；所述溶劑為硅溶膠、呋喃樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂的一種或兩種以上的混合物。所述化學氣相沉積的碳氫氣體為甲烷、丙烷或丙烯中的一種。本技術與現有技術相比，有以下優點:(I)本技術固化炭氈整體導流筒能有效地提高整體導流筒在高溫使用過程中的保溫性能，降低功率、節約能耗約10%，降低拉晶成本。(2)本技術固化炭氈整體導流筒整體性好，使用壽命長，可靠性高，可以提高拉晶成品率與效率。(3)本技術直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，重量較輕，安裝、拆卸均比較方便。【附圖說明】圖1為本技術直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒的結構示意圖；其中:1-導流筒耳部，2-導流筒錐形筒部，3-表面涂層。【具體實施方式】以下結合附圖及實施例對本技術作進一步說明。實施例1如圖1所示，本專利技術直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒實施例，包括導流筒耳部1、導流筒錐形筒部2及表面涂層3 ;導流筒耳部I和導流筒錐形筒部2由固化炭氈制造而成，其密度為0.4g/ cm3;導流筒耳部I與導流筒錐形筒部2連接處采取錐面配合，錐度為91度；表面涂層(3)為物理阻擋層，具體為碳化硅涂層，涂層厚度為35 μπι。所述直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，按照以下方法制成:(I)設計和制造導流筒耳部I胎具和導流筒錐形筒部2胎具；(2)設計炭氈的形狀和尺寸:根據制坯所選用的炭氈氈體厚度及變形性能按導流筒耳部I和導流筒本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種直拉硅單晶爐用固化炭氈整體導流筒，其特征在于，由導流筒耳部（1）、導流筒錐形筒部（2）及表面涂層（3）構成；所述導流筒耳部（1）和導流筒錐形筒部（2）由固化炭氈制造而成，所述固化炭氈密度為0.4～0.7g/?cm3；所述導流筒耳部與導流筒錐形筒部連接處采取錐面配合；所述表面涂層為物理阻擋層。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：康志衛，張治軍，戴開瑛，崔金，李猛，
申請(專利權)人：湖南南方搏云新材料有限責任公司，
類型：新型
國別省市：湖南;43
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