维持第一时段。温度可以以1_4°C /分钟的速率、例如2-3°C /分钟的速率升高。在某些实例中，在氮气流下将温度以2-3°C /分钟的速率从环境温度升高至93-94°C，并在93-94°C维持2小时。
[0116]第二温度T2 在 250-350°C 的范围内，例如在 250-300°C、250-275°C或 255_265°C的范围内。第二时段为至少1小时，例如至少2小时或2-4小时。将温度从T1逐渐升高至T2，然后在T2下维持第二时段。温度可以以3-8°C /分钟的速率，例如5-6°C /分钟的速率升高。在某些情况下，在氮气流下将温度以5-6°C /分钟的速率从T1升高至260°C，然后在260°C维持2小时。
[0117]任选地，可以将联结的SiC区段从第二温度T2进一步加热至第三温度T3，并在T3下维持第三时段。温度T3在350-450°C的范围内，例如在350-400°C、360-380°C或370-375°C的范围内。第三时段为至少1小时，例如至少2小时或2_4小时。将温度从T1逐渐升高至T2，然后在T2下维持第二时段。温度可以以7-10°C /分钟的速率，例如8-9°C /分钟的速率升高。
[0118]在某些实施方式中，在施加热量之前，允许相接的第一 SiC区段和第二 SiC区段在环境温度下干燥历时初始时段。在某些实例中，初始时段的干燥在环境温度下，在空气中进行。初始时段的干燥可以在阳光下进行。不希望受到任何特定操作理论的限制，在环境温度下，例如在日光中的环境温度下的初始时段的干燥，促进溶剂(例如水)从粘合材料的缓慢扩散而不在接合部内留下气穴或缺陷，并提供粘合材料与SiC表面之间的额外的接触时间。粘合材料与SiC表面之间的粘合可以通过SiC表面粗糙性或当所述SiC是在SiC粒子之间包含游离硅的反应粘合的SiC时锂离子对SiC表面上的游离硅的碱攻击来加强。当游离硅在空气气氛中暴露于锂离子下时，产生S1-Ο表面物质。在随后的固化(在温度T2和任选地T3下)期间，S1-Ο键与粘合材料中的硅酸盐反应，在相接的SiC区段之间形成三维的二氧化硅网络。
[0119]VI1.实施例
[0120]实施例1
[0121]粘合材料的评估
[0122]基于娃酸钾和锂娃酸盐的粘合材料是可商购的，例如Ceramabond890_K和890-L，其中K和L分别是指钾和裡(Aremco Products, Inc., Valley Cottage, NY)。两种粘合材料包括细小碳化硅粒子作为填充剂，并包括铝硅酸盐作为增稠剂。粘合材料可以作为预先混合的浆液获得。
[0123]在使用前，通过振摇5分钟或用机械搅拌器搅拌，将每种粘合材料充分混合。将碳化硅接头表面用金属刷清洁，并用干净的布擦拭干净。使用抹刀将粘合材料施加到匹配的阳接头和阴接头(即榫槽接头)。擦掉过量的粘合材料。通常，每组条件试验3对碳化硅区段(长为5-8cm)以确保重复性。将阳接头和阴接头按压并夹在一起。将夹住的接头在室温下干燥2小时。在某些情况下，将夹住的接头在日光下干燥2小时。
[0124]随后将接头置于马弗炉中。在氮气流下，将温度以2.8°C /分钟的速率从室温匀变升温至93°C，并在93°C下维持2小时。然后在氮气流下，将温度以5.6°C /分钟的速率从93°C升高至260°C，并在260°C维持2小时。当粘合材料包括硅酸钾(Ceramabond 890-K)时，随后在氮气流下将温度以8.3°C /分钟的速率从260°C升高至371°C，并在371°C维持2小时。
[0125]使用简单的杠杆臂钻机，以可重复的方式比较固化的、粘合的SiC区段的接合部强度。将联结对的一个SiC区段固定在架子中。从所述联结对的另一个SiC区段悬挂重物。使用最多5kg的重物。对于每次测量来说，杠杆臂距离(接合部处用于重物的悬挂点之间的距离)对所有测量保持恒定。
[0126]两种粘合材料都形成容易地抵抗5-kg质量载荷的接合部。用手断裂每个接合部的尝试证实，使用基于锂硅酸盐的粘合材料形成的接合部可以使用中等到强的力来断裂。使用基于硅酸钾的粘合材料形成的接合部不能用手断裂。
[0127]尽管基于硅酸钾的粘合材料更强，但热力学平衡计算预测在流化床反应器运行期间，钾将气化并污染硅产物。对基于锂硅酸盐的粘合材料进行的类似计算预测，粘合剂在流化床反应器内的条件下将是稳定的，并且不以任何显著的程度气化。在流化床反应器中完成的试验证实了这些预测。尽管使用基于硅酸钾的粘合材料时发生钾污染，但在使用基于锂硅酸盐的粘合材料时，在硅产物中没有检测到显著的锂水平。
[0128]对固化的基于硅酸钾的粘合材料进行了 X-射线衍射分析。XRD分析显示出碳化硅多形体4H和6H的混合物。也检测到少量的两种铝硅酸盐相和方石英(Si02，四方晶系)。
[0129]鉴于所公开的发明的原理可以适用于许多可能的实施方式，因此应该认识到，示出的实施方式仅仅是本发明的优选实例，并且不应被当作限制本发明的范围。相反，本发明的范围由权利要求书定义。因此，我们要求落于这些权利要求项的范围和精神之内的所有情况作为我们的发明。
【主权项】
1.一种在用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的衬的构建方法，所述方法包括: 通过向第一碳化硅区段的至少一部分边缘表面施加包含锂盐的粘合材料，形成至少一个覆层的边缘表面； 将所述第一碳化硅区段的所述至少一部分边缘表面与第二碳化硅区段的至少一部分边缘表面相接，使至少一部分所述粘合材料位于所述第一碳化硅区段与所述第二碳化硅区段的相接边缘表面之间；以及 在不含烃的气氛下对所述粘合材料施加热，以形成粘合的第一碳化硅区段和第二碳化硅区段。2.权利要求1的方法，其中所述碳化硅是反应粘合的碳化硅，其具有低于1原子％的磷和低于1原子％的硼的表面污染水平，并具有足够低的流动金属浓度，以在所述流化床反应器中在多晶硅流化床反应器的操作温度范围内为每种流动金属提供低于0.1Pa的金属分压。3.权利要求2的方法，其中流动金属浓度是招、络、铁、铜、镁、I丐、钠、镍、锡、锌和钼的浓度。4.权利要求1的方法，其中所述粘合材料在20°C下具有3.5Pa.s至21Pa.s的粘度。5.权利要求1的方法，其中所述粘合材料是包含2500-5000ppm作为锂硅酸盐的锂和碳化硅粒子的水性浆液。6.权利要求5的方法，其中所述粘合材料还包含铝硅酸盐。7.权利要求1-6任一项的方法，其中施加热包括: 将相接的第一碳化硅区段和第二碳化硅区段暴露于第一温度T1下的气氛历时第一时段; 将温度升高至第二温度T2，以及 将相接的第一碳化硅区段和第二碳化硅区段暴露于第二温度T2下历时第二时段以固化所述粘合材料，其中Τ2ΧΓ1。8.权利要求7的方法，其中: 第一温度T1在90-110°C的范围内并且第一时段为至少2小时；以及 第二温度T2在250-350°C的范围内并且第二时段为至少2小时.9.权利要求1-6任一项的方法，所述方法还包括在施加热之前，允许相接的第一碳化硅区段和第二碳化硅区段在环境温度下干燥历时初始时段。10.权利要求9的方法，其中所述初始时段为至少1小时。11.一种在用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的碳化硅衬，所述衬包含: 第一碳化硅区段； 与所述第一碳化硅区段82相接的第二碳化硅区段；以及 位于第一碳化硅区段和第二碳化硅区段的相接边缘表面之间的粘合材料，所述粘合材料包含0.4-0.7重量％的作为锂铝硅酸盐的锂和碳化硅。12.权利要求11的碳化硅衬，其中所述粘合材料包含93-97重量％的碳化硅。13.权利要求11的碳化硅衬，其中所述碳化硅是反应粘合的碳化硅，其具有低于1原子％的磷和低于1原子％的硼的表面污染水平，并具有足够低的流动金属浓度，以在流化床反应器的操作温度范围内提供低于1X10 6大气压的流动金属分压。14.权利要求11的碳化硅衬，其中所述粘合材料还包含铝硅酸盐。15.权利要求14的碳化娃衬，其中: 第一碳化硅区段的边缘表面与第二碳化硅区段的相邻边缘表面中的一个限定了阴接头部分；以及 第一碳化硅区段的边缘表面与第二碳化硅区段的相邻边缘表面中的另一个限定了阳接头部分，所述阳接头部分的尺寸协同地使得与所述阴接头部分配合。16.用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器，所述反应器包含: 具有外壁的容器；以及 权利要求11-15任一项所限定的碳化硅衬，所述碳化硅衬被放置在所述外壁的内部，使得所述衬的朝内表面限定出反应仓室的一部分。17.权利要求16的流化床反应器，其还包含: 至少一个加热器，其被放置在所述外壁与分段的碳化硅衬之间； 至少一个入口，其具有的开口被放置成允许包含含硅气体的原初气体进入所述反应仓室; 多个流化气体入口，其中每个流化气体入口具有开口在所述反应仓室内的出口；以及 至少一个出口，用于从所述容器移除多晶硅覆层的颗粒材料。18.权利要求17的流化床反应器，其中所述碳化硅是反应粘合的碳化硅，其基本上不含硼和磷，并具有足够低的流动金属浓度，以在多晶硅流化床反应器的操作温度范围内提供低于1X 10 6大气压的流动金属分压。19.一种用于生产多晶硅覆层的颗粒粒子的方法，所述方法包括使含硅气体流过流化床反应器，在由所述流化床反应器限定的反应仓室内含有种晶粒子，以实现含硅气体的热解和多晶硅层在种晶粒子上的沉积，从而形成多晶硅覆层的粒子，其中所述流化床反应器包含如权利要求11-15任一项所限定的碳化硅衬，所述衬被放置在所述外壁的内部，使得所述衬的朝内表面限定出反应仓室的一部分。20.权利要求19的方法，其中所述种晶粒子包含硅。
【专利摘要】本发明涉及用于流化床反应器中的分段碳化硅衬的无污染粘合材料。本发明还公开了分段碳化硅衬，特别是在用于生产多晶硅覆层的颗粒材料的流化床反应器中使用的分段碳化硅衬，以及制造和使用所述分段碳化硅衬的方法。还公开了用于联结碳化硅区段的无污染粘合材料。一个或多个所述碳化硅区段可以由反应粘合的碳化硅构造而成。
【IPC分类】C04B35/63, C04B35/565, C01B33/027, B01J8/24
【公开号】CN105329898
【申请号】CN201410460891
【发明人】塞法·耶尔马兹, 马修·J·米勒, 迈克尔·V·斯潘格勒, 巴里·文普, 施泰因·朱尔斯鲁德
【申请人】瑞科硅公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年9月11日
【公告号】US20160045878, WO2016025011A1