一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头的制作方法

1.本实用新型涉及硅棒石墨电极夹头技术领域，具体涉及一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头。


背景技术：

2.石墨组件碳杂质扩散影响原生硅棒品质，同时方形硅芯加工缺陷致使石墨组件装配短板，生产启动后出现硅棒根部局部高温熔断或大电流大气流变化下磁感应力将硅芯齐根切断的问题，同时石墨组件三件套装配繁琐，不易于脱硅清洗和二次干燥利用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，解决方形硅芯加工缺陷、装配短板，同时抑制碳杂质污染、便利拆装清洗及二次利用问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，包括石墨座，所述石墨座下端设有电极插口，所述电极插口内壁开设有延伸至外壁的排气口，所述石墨座上端开设有石墨卡瓣插槽，所述石墨卡瓣插槽内部插接有石墨卡瓣，所述石墨卡瓣外侧设有石墨卡瓣退出卡槽，所述石墨卡瓣上端内壁设有密封石墨垫片，所述密封石墨垫片被石墨卡瓣和硅芯夹持，所述石墨座、石墨卡瓣表面设有氮化硅层。
5.抑制石墨组件碳杂质扩散至原生硅棒，弥补方形硅芯与卡瓣的装配，减少大电流大气流变化下磁感应力将硅芯齐根切断的倒炉问题，同时设计解决便利拆装清洗二次利用问题。
6.优选的，夹头整体的垂直高度为100-130mm，高度过高会导致受气流影响过大，导致沉积初期硅芯晃动过大，引起硅芯倒棒，高度过低则可能使得沉积初期硅芯底部温度过低导致沉积速率过低引起硅棒倒棒。
7.优选的，所述石墨座上部为圆台，侧面母线夹角锥度为30
°
至60
°
。
8.优选的，所述石墨卡瓣上部夹角锥度为20
°
至35
°
、下部锥度10
°
至20
°
，所述石墨卡瓣插槽与石墨卡瓣下部相适配。
9.锥度太大或太小都不利于抑制硅棒偏心直立的稳定性。
10.优选的，所述石墨卡瓣插槽深度为45mm至60mm，石墨卡瓣插入深度过大减小卡瓣上部生长层沉积包裹偏小不利于硅棒的稳定，插入深度过小减少夹持硅芯的深度不利于硅芯的稳定。
11.为了防止方形硅芯切割线槽致使装配缺陷导致弧光放电高温熔断硅芯，优选的，所诉密封石墨垫片厚度为0.8mm至1.2mm，且插入石墨卡瓣上部端口深度为18mm至22mm。
12.为了抑制高温碳元素的扩散污染，同时便于石墨夹头的碱性清洗干燥二次重复利用，可以采用铸造硅锭用氮化硅涂层刷涂，优选的，所述氮化硅层厚度为50μm至100μ，具有力学性能优异、高温稳定性好、耐侵蚀等优点，是一种石墨热防护材料，可以有效阻断石墨与还原炉内物料的直接接触，控制碳元素在高温条件下的释放。
13.与现有技术相比，本实用新型一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，适用于减少碳杂质，弥补方形硅芯加工缺陷致使装配短板异常倒炉，实现二次利用的可退座、退棒多晶硅还原炉用石墨两件套。
14.安装拆卸方便，锥面定位和紧锁部件少，降低成本，避免螺纹面加工且退座困难。
附图说明
15.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
16.图1为本实用新型石墨电极夹头剖视结构示意图；
17.图2为本实用新型石墨卡瓣和密封石墨垫片俯视结构示意图。
18.附图中：
19.100、石墨卡瓣；110、密封石墨垫片卡槽；200、电极插口；210、石墨座；220、排气口；230、石墨卡瓣插槽；300、密封石墨垫片。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.请参阅图1-2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，夹头整体的垂直高度为100-130mm，包括石墨座210，石墨座210下端设有电极插口200，电极插口200内壁开设有排气口220。
22.石墨座210上端开设有石墨卡瓣插槽230，石墨卡瓣插槽230深度为45mm至60mm，排气口220分两路，一路通石墨座210外壁，一路通石墨卡瓣插槽230底部，石墨座210上部为圆台，侧面母线夹角锥度为30
°
至60
°
。
23.石墨卡瓣插槽230内部插接有石墨卡瓣100，石墨卡瓣100外侧设有置于石墨卡瓣插槽230上方的密封石墨垫片退出卡槽110，石墨卡瓣100上部夹角锥度为20
°
至35
°
、下部锥度10
°
至20
°
，石墨卡瓣插槽230与石墨卡瓣100下部相适配。
24.石墨卡瓣100上端内壁设有密封石墨垫片300，密封石墨垫片300被石墨卡瓣100和硅芯夹持，密封石墨垫片300厚度为0.8mm至1.2mm，具体为1mm，且插入石墨卡瓣100上部端口深度为18mm至22mm，具体为20mm，防止方形硅芯切割线槽致使装配缺陷导致弧光放电高温熔断硅芯。
25.石墨座210、石墨卡瓣100表面涂覆有厚度为50μm至100μm的铸造硅锭用氮化硅层，抑制高温碳元素的扩散污染，同时便于石墨夹头的碱性清洗干燥二次重复利用，具有力学性能优异、高温稳定性好、耐侵蚀等优点，是一种石墨热防护材料，可以有效阻断石墨与还原炉内物料的直接接触，控制碳元素在高温条件下的释放。
26.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，包括石墨座(210)，所述石墨座(210)下端设有电极插口(200)，所述电极插口(200)内壁开设有延伸至外壁的排气口(220)，其特征在于：所述石墨座(210)上端开设有石墨卡瓣插槽(230)，所述石墨卡瓣插槽(230)内部插接有石墨卡瓣(100)，所述石墨卡瓣(100)外侧设有置于石墨卡瓣插槽(230)上方的密封石墨垫片卡槽(110)，所述石墨卡瓣(100)上端内壁设有密封石墨垫片(300)，所述密封石墨垫片(300)被石墨卡瓣(100)和硅芯夹持，所述石墨座(210)、石墨卡瓣(100)表面设有氮化硅层。2.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：夹头整体的垂直高度为100-130mm。3.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：所述石墨座(210)上部为圆台，侧面母线夹角锥度为30
°
至60
°
。4.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：所述石墨卡瓣(100)上部夹角锥度为20
°
至35
°
、下部锥度10
°
至20
°
，所述石墨卡瓣插槽(230)与石墨卡瓣(100)下部相适配。5.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：所述石墨卡瓣插槽(230)深度为45mm至60mm。6.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：所诉密封石墨垫片(300)厚度为0.8mm至1.2mm，且插入石墨卡瓣(100)上部端口深度为18mm至22mm。7.根据权利要求1所述一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头，其特征在于：所述氮化硅层厚度为50μm至100μm。

技术总结
本实用新型涉及硅棒石墨电极夹头技术领域，公开了一种单晶硅用原生硅棒石墨电极夹头组件，包括石墨夹瓣，石墨夹座，石墨密封垫片，夹头本体的外表面设有氮化硅层。所述石墨座上端开设有石墨卡瓣插槽，所述石墨卡瓣插槽内部插接有石墨卡瓣，所述石墨卡瓣外侧设有石墨卡瓣退出卡槽，所述石墨卡瓣上端内壁设有密封石墨垫片，所述密封石墨垫片被石墨卡瓣和硅芯夹持，所述石墨座、石墨卡瓣表面设有氮化硅层，适用于减少碳杂质。简化石墨组件，结构弥补方形硅芯加工缺陷致使装配短板异常倒炉，实现二次利用的可退座、退棒多晶硅还原炉用石墨两件套。安装拆卸方便，锥面定位和紧锁部件少，降低成本，避免螺纹面加工且退座困难。避免螺纹面加工且退座困难。避免螺纹面加工且退座困难。


技术研发人员：万滴 刘振春
受保护的技术使用者：苏州鑫晶人工智能技术研发有限公司
技术研发日：2022.08.11
技术公布日：2023/1/23