[发明专利]制备石英坩埚的模具及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及石英坩埚生产领域，特别是涉及制备石英坩埚的模具及工艺。

背景技术

石英坩埚生产工艺主要有双面吸浆法、单面吸浆法和注凝法，为了把浆料中的水分快速除去，传统的石英坩埚生产工艺中一般使用石膏模具，利用它的吸水性可以排出水分，然后使坩埚成型。随着坩埚越做越大，根据生产需要，石膏模具也必须越来越大。然而石膏模具强度低，每次成型后修模，刀子就会刮削掉一层石膏，导致模具内的型腔变得越来越大，使得产品变形大，有凸凹不平的缺陷，最终造成产品尺寸偏差过大，成品密度低，强度差，合格率低，直到无法使用。另外，现有石膏模具成型技术，消耗了大量的石膏，寿命低，报废后污染环境。

有的公司使用多孔树脂模具来成型坩埚，但由于石英坩埚的浆料很稀，含水量很大，多孔树脂模具不能良好的排除水分。因此，一般采用压滤的方法。一开始石英浆料可以流动时，加压可以排除一部分水分，但是，当石英浆料中的水分一旦减少到使石英浆料无法流动时，压力无法在多孔树脂模具内传递，此时压滤法失效。因此，只用树脂模具压滤是无法完成坩埚成型的。一般，大家在树脂模具内部嵌入石膏模，利用石膏模把残余的水分吸干。

另外，压滤法要使用高压泵向模具注压，如果使用压滤，将在每个模具面上产生很大的压力，使用多孔树脂模具根本承受不了这个强度，模具很快就会报废。使用多孔树脂模具来成型坩埚要使用昂贵的树脂材料，根本无法推广，模具复杂，过滤精度达不到要求，成型效果不理想。

发明内容

基于此，有必要针对成型石英坩埚时石膏模具容易导致产品尺寸偏差过大和多孔树脂模具抗压强度低、过滤精度低的问题，提供一种制备石英坩埚的抗压强度高和过滤精度高的模具，利用这种模具制得的石英坩埚的产品尺寸偏差小。

一种制备石英坩埚的模具，所述模具包括模盖、四周边墙和模芯，所述模盖上设有与所述坩埚成型区相连通的浇注口，所述模盖以及所述四周边墙与所述模芯之间能围成坩埚成型区，所述模盖、所述四周边墙和所述模芯与所述坩埚成型区相对的部分分别设置有滤板，所述模盖、所述四周边墙和所述模芯的内部分别形成模腔，所述模腔通过所述滤板与所述坩埚成型区连通。

在其中一个实施例中，所述滤板与所述模盖、所述四周边墙或所述模芯为可拆卸式组合，所述滤板将所述模腔遮盖。

在其中一个实施例中，所述滤板与所述模盖、所述四周边墙或所述模芯为一体成型，所述滤板设置在所述模盖、所述四周边墙或所述模芯与所述坩埚成型区相对部分的表面。

在其中一个实施例中，所述模腔为中空夹层模腔，所述模腔的一侧设有用来连接外接管路的接头。

在其中一个实施例中，所述各个滤板与所述坩埚成型区相对的面形成用以成型坩埚的主成型面，所述各个滤板上分别设有分布均匀的微孔，所述各个滤板的微孔连通所述坩埚成型区和所述坩埚成型区对应的模腔。

在其中一个实施例中，所述模具为金属模具，所述滤板为金属滤板、陶瓷滤板或树脂滤板，所述金属滤板为多层不锈钢丝网滤板。

此外，还提供一种石英坩埚的制备工艺，包括如下步骤：

组装制备石英坩埚的模具，所述模具包括模盖、四周边墙和模芯，所述模盖上设有与所述坩埚成型区相连通的浇注口，所述模盖以及所述四周边墙与所述模芯之间能围成坩埚成型区，所述模盖、所述四周边墙和所述模芯与所述坩埚成型区相对的部分分别设置有滤板，所述模盖、所述四周边墙和所述模芯的内部分别形成模腔，所述模腔通过所述滤板与所述坩埚成型区连通；

将石英浆料注入组装好的所述模具，注满料斗并保持一定的料位；

将形成在所述模具上的模腔接入真空系统，启动真空系统，吸滤所述模具的模腔内从石英浆料中滤过所述滤板的水分，直到所述料斗内的石英浆料硬化成型，关闭真空系统，得到硬化成型后的坩埚坯体；

将所述坩埚坯体自然干燥后开模，开模时所述管路中通入低压空气，使所述坩埚坯体与所述滤板脱离；

脱掉所述模芯，拆除所述四周边墙，得到所述坩埚坯体，烘干之后将所述坩埚坯体烧制成型得到所述石英坩埚。

在其中一个实施例中，所述各个滤板与所述坩埚成型区相对的面形成用以成型坩埚的主成型面，所述各个滤板上分别设有分布均匀的微孔，所述各个滤板的微孔连通所述坩埚成型区和所述坩埚成型区对应的模腔。

在其中一个实施例中，启动真空系统进行吸滤的操作中，所述真空系统的真空度为-0.05MPa～-0.08MPa，所述吸滤的时间为120min～200min。