專利名稱：制作石英坩堝用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型大體涉及石英陶瓷加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及種制作石英坩堝用模具。
背景技術(shù)：
石英玻璃坩堝是拉制太陽(yáng)能單晶硅棒的重要輔件。在石英坩堝的制作過(guò)程中，一般采用電弧高溫熔融法生產(chǎn)石英坩堝。即在旋轉(zhuǎn)的石墨模具的腔體內(nèi)倒入高純度的石英砂，并采用刮砂成型工具成型，使石英砂均布在石墨模具的腔體內(nèi)表面形成石英坩堝坯體。然后將石墨電極伸入腔體內(nèi)，通入電流使石墨電極放出高溫電弧對(duì)坯體進(jìn)行灼燒，經(jīng)過(guò)一定熔融時(shí)間后石英砂坯體形成石英坩堝毛坯，再經(jīng)切割洗凈等處理后完成石英坩堝的制作。因?yàn)槭哂心透邷亍?qiáng)度高、可塑性好、耐熱震性好等特殊性質(zhì)，所以其中所用模具為高純度的石墨材料加工制成。如圖1所示，傳統(tǒng)模具9 一般為全石墨結(jié)構(gòu)，在模具壁上貫穿有一定數(shù)量的透氣孔91。透氣孔91的結(jié)構(gòu)更清晰地表示在放大的圖2中。如圖2所示，透氣孔91大致呈凸字形，也就是具有兩段不同直徑的孔段。其中靠近模具內(nèi)表面的孔段93的孔徑較小，靠近模具外表面的孔段94的孔徑較大?？锥?4的周壁上設(shè)有固定過(guò)濾材料的裝置95。上述結(jié)構(gòu)的制作石英坩堝用模具，其過(guò)濾材料放置在靠近模具外表面的孔段94中，在熔制石英坩堝的過(guò)程中，其透氣孔在抽氣過(guò)程中靠近模具內(nèi)表面的孔段93內(nèi)容易被正在制備的石英坩堝粉料堵塞填充，導(dǎo)致透氣孔兩端壓降陡增，抽氣效果不佳，這直接影響到最終石英坩堝的質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，提供一種制作石英坩堝用模具，以解決現(xiàn)有模具的透氣孔在使用過(guò)程中容易堵塞、抽氣效果不佳的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:—種制作石英 甘禍用模具，包括內(nèi)表面、夕卜表面，以及內(nèi)表面和外表面之間界定的模具壁；所述模具上均布有貫穿模具壁的透氣孔；其特征在于，所述透氣孔在靠近內(nèi)表面處具有相對(duì)大孔徑段，在靠近外表面處具有相對(duì)小孔徑段；所述相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距為5 60mm,透氣孔行間距為5 60_。優(yōu)選地，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距均相等，為5 50mm ;所述透氣孔的行間距為5 50mmo所述相對(duì)大孔徑段的孔徑為3 12mm，深度為模具壁厚的5 50%。所述相對(duì)小孔徑段的孔徑為I 8mm。另一種優(yōu)選方式為，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距均相等，為30 50mm ;所述透氣孔的行間距為30 50mm。所述相對(duì)大孔徑段的孔徑為9 21_，深度為模具壁厚的5 50%。[0013]所述相對(duì)小孔徑段的孔徑為6 12mm。采用本實(shí)用新型的制作石英坩堝用模具，在透氣孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上選擇與現(xiàn)有模具相反，即大孔段設(shè)在模具內(nèi)表面處，小孔段設(shè)在模具的外表面處，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)孔的排布方式作了調(diào)整，這極大地改善了透氣孔堵塞的情況，最終制成的石英坩堝品質(zhì)提高明顯。

在下文中將參照以下附圖僅通過(guò)例子更具體地描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例:圖1是現(xiàn)有的制作石英坩堝用模具縱向剖開(kāi)后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中圈示部分的局部放大圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例展示的制作石英坩堝用模具縱向剖開(kāi)后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中圈示部分的局部放大圖；圖5是圖3中的透氣孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖；圖6是圖3中的外側(cè)表面透氣孔的排布示意圖。在上述的各附圖中，相似的附圖標(biāo)記應(yīng)被理解為表示相同、相似或者相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)，制作石英坩堝用的模具，其過(guò)濾材料放置在靠近模具外表面的孔段中，在熔制石英坩堝的過(guò)程中，其透氣孔在抽氣過(guò)程中靠近模具內(nèi)表面的孔段內(nèi)容易被正在制備的石英坩堝粉料堵塞填充，從而導(dǎo)致制成的石英坩堝品質(zhì)不佳。因此發(fā)明人獨(dú)創(chuàng)性地將制作石英坩堝用模具上的透氣孔分段式地形成靠近內(nèi)表面處具有的相對(duì)大孔徑段和靠近外表面處具有的相對(duì)小孔徑段，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)孔的排布方式作了優(yōu)化調(diào)整，這極大地改善了透氣孔堵塞的情況，最終制成的石英坩堝品質(zhì)提高明顯。需要注意的是，在以下優(yōu)選的實(shí)施例的具體描述中，將參考構(gòu)成本實(shí)用新型一部分的所附的附圖。所附的附圖通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的特定的實(shí)施例。示例的實(shí)施例并不旨在窮盡根據(jù)本實(shí)用新型的所有實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。在以下的具體描述中，參考了所附的附圖。附圖構(gòu)成了本實(shí)用新型的一部分，在附圖中通過(guò)示例的方式示出了能夠?qū)嵤┍緦?shí)用新型的特定的實(shí)施例。就這一點(diǎn)而言，方向性的術(shù)語(yǔ)，例如“左”、“右” “頂部”、“底部”、“前”、“后”等，參考附圖中描述的方向使用。因此本實(shí)用新型的實(shí)施例的部件可被置于多種不同的方向，方向性的術(shù)語(yǔ)是用于示例的目的而非限制性的?？梢岳斫?，在不偏離本實(shí)用新型的范圍的前提下，可以利用其他實(shí)施例，也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)性或者邏輯性修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本實(shí)用新型的范圍由所附的權(quán)利要求所限定。
以下結(jié)合附圖3 6，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的制作石英坩堝用模具的實(shí)施方式。圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例展示的制作石英坩堝用模具縱向剖開(kāi)后的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所不，一種制作石英 甘禍用模具I，包括內(nèi)表面、夕卜表面，以及內(nèi)表面和外表面之間界定的模具壁；所述模具上均布有貫穿模具壁的透氣孔2。[0028]圖4是圖3中圈示部分的局部放大圖，更清楚地顯示了本發(fā)明的透氣孔2的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，本實(shí)用新型的制作石英坩堝用模具的模具壁上設(shè)有貫穿模具壁的透氣孔2，該透氣孔2為分段式的，其中在靠近模具內(nèi)表面23處具有相對(duì)大孔徑段24，在靠近模具外表面21處具有相對(duì)小孔徑段22。圖4實(shí)施例中的大孔徑段24和小孔徑段22是連接在一起的，即透氣孔2由相連的大孔徑段24和小孔徑段22構(gòu)成。需要說(shuō)明的是，透氣孔2也可以采用超過(guò)三段式的結(jié)構(gòu)，即大孔徑段24和小孔徑段22之間還可以設(shè)有處于大孔徑和小孔徑之間的多個(gè)孔徑段。圖5是圖3中的透氣孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖。如圖所示，針對(duì)制作石英坩堝用模具分成上、中、下三段的情況，所述相對(duì)大孔徑段的孔徑D2為3 12mm，所述相對(duì)小孔徑段的孔徑Dl為I 8mm。其中相對(duì)大孔徑段的深度Hl為模具壁厚H的5 50%。剩余的壁厚H2可以是相對(duì)小孔徑段的深度，也可以是多段孔徑段的總體深度。另一種針對(duì)制作石英坩堝用模具分成上、下兩段的情況，所述相對(duì)大孔徑段的孔徑D2為9 21mm，所述相對(duì)小孔徑段的孔徑Dl為6 12mm。其中相對(duì)大孔徑段的深度Hl為模具壁厚H的5 50%。剩余的壁厚H2可以是相對(duì)小孔徑段的深度，也可以是多段孔徑段的總體深度。圖6是圖3中的外側(cè)表面透氣孔的排布示意圖。如圖所示，針對(duì)制作石英坩堝用模具分成上、中、下三段的情況，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距LI均相等，為5 50mm。所述透氣孔的行間距L2為5 50mm。行間、孔間的孔呈等腰三角形，或者其中至少一部分的行間、孔間的孔呈等邊三角形。本說(shuō)明書(shū)中使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)“透氣孔的行間距”的含義應(yīng)當(dāng)理解為相鄰三個(gè)透氣孔中的一個(gè)透氣孔的中心到另兩個(gè)透氣孔的中心連線的距離。針對(duì)制作石英坩堝用模具分成上、下兩段的情況，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距LI均相等，為30 50mm。所述透氣孔的行間距L2為30 50mm。行間、孔間的孔呈等腰三角形，或者其中至少一部分的行間、孔間的孔呈等邊三角形。本實(shí)用新型的制備石英坩堝用多孔石墨模具包含兩端具有不同直徑的透氣孔。將該石墨模具放入水冷套中，在水冷套上部和石墨模具接觸部分采用耐高溫密封圈，將石墨模具固定在水冷套上。采用具有過(guò)濾性能的耐火纖維可以有效阻止石英砂被吸入真空設(shè)備和減少石英砂堵塞小孔現(xiàn)象。具體而言:1)原先石墨模具使用的過(guò)程中，大量的石英砂會(huì)堆積在透氣孔洞內(nèi)填滿孔洞，隨著石墨模具使用時(shí)間的增加，石英砂將會(huì)在透氣孔洞內(nèi)牢牢的堆積壓實(shí)，導(dǎo)致透氣孔洞失去透氣性能，直接影響了石英坩堝的質(zhì)量。2)透氣孔洞的加工時(shí)間大大縮短，操作也很容易，孔洞內(nèi)無(wú)螺紋，用專用的階梯鉆頭一次成形孔洞。3)模具使用壽命增加，達(dá)到500 2000次之間，是以往的模具的兩到三倍以上，不易漏料。應(yīng)當(dāng)理解，上述描述的實(shí)施例僅用于描述而非限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改和變形，只要不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。上述的修改和變形被認(rèn)為是本實(shí)用新型和所附權(quán)利要求的范圍。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求所限定。此外，權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。動(dòng)詞“包括”和其變形不排除出現(xiàn)權(quán)利要求中聲明以外的其他的元件或步驟。在元件或步驟之前的不定冠詞“一”不排除出現(xiàn)多個(gè)這樣的元件或步驟。
權(quán)利要求1.一種制作石英坩堝用模具，包括內(nèi)表面、外表面，以及內(nèi)表面和外表面之間界定的模具壁；所述模具上排布有貫穿模具壁的透氣孔；其特征在于，所述透氣孔在靠近內(nèi)表面處具有相對(duì)大孔徑段，在靠近外表面處具有相對(duì)小孔徑段；所述相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距為5 60mm,透氣孔行間距為5 60mm。
2.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距均相等，為5 50mm ;所述透氣孔的行間距為5 50mm。
3.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，所述相對(duì)大孔徑段的孔徑為3 12mm，深度為模具壁厚的5 60%。
4.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，所述相對(duì)小孔徑段的孔徑為I 8mm η
5.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，每相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距均相等，為30 50mm ;所述透氣孔的行間距為30 50mm。
6.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，所述相對(duì)大孔徑段的孔徑為9 21mm，深度為模具壁厚的5 50%。
7.如權(quán)利要求1所述的制作石英坩堝用模具，其特征在于，所述相對(duì)小孔徑段的孔徑為6 12mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種制作石英坩堝用模具，包括內(nèi)表面、外表面，以及內(nèi)表面和外表面之間界定的模具壁；所述模具上排布有貫穿模具壁的透氣孔；所述透氣孔在靠近內(nèi)表面處具有相對(duì)大孔徑段，在靠近外表面處具有相對(duì)小孔徑段；所述相鄰兩個(gè)透氣孔的孔間距為5～60mm，透氣孔的行間距為5～60mm。采用本實(shí)用新型的制作石英坩堝用模具，在透氣孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上選擇與現(xiàn)有模具相反，即大孔段設(shè)在模具內(nèi)表面處，小孔段設(shè)在模具的外表面處，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)孔的排布方式作了調(diào)整，這極大地改善了透氣孔堵塞的情況，最終制成的石英坩堝品質(zhì)提高明顯。
文檔編號(hào)B28B7/16GK203045953SQ20122071540
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者李宗輝, 吳立龍, 王璐 申請(qǐng)人:圣戈班研發(fā)(上海)有限公司, 圣戈班石英(錦州)有限公司