一种无金属污染的碳化硅合成料块破碎装置的制作方法

本发明属于碳化硅破碎研究，涉及一种无金属污染的碳化硅合成料块破碎装置。

背景技术：

1、碳化硅(sic)是一种具有宽禁带、高临界电场和高饱和迁移率的第三代半导体材料，在功率器件领域极具优势，广泛应用于新能源汽车、光伏发电、铁路交通及电力系统等领域。

2、然而，由于sic的物理和化学性质稳定，使得sic晶体生长极为困难。目前用于制作sic器件的单晶衬底主要由物理气相传输(pvt)法制备，原料为sic粉料，粉料的纯度、粒径、晶型等参数对pvt法生长sic单晶晶体质量乃至后续制作的器件质量都有一定影响。衬底片成本在整个产业链中占比约50％，粉料的品质及成本直接影响衬底的生产成本。

3、目前广泛使用的粉料基本为小于40目的大颗粒粉料，而产业化生产普遍采用改进的自蔓延法合成sic，由于合成较大粒径的工艺会出现料块结块现象，需后道破碎加工。常规破碎为鄂式破碎、摆锤式破碎和滚筒式破碎，而料块一般呈针柱状，且具有方向性，采用上述设备破碎过程容易破坏粉料的针柱状结构，产生大量40目以上的细粉，造成浪费；另外，破碎过程存在金属污染风险，导致粉料表金属偏高，需经过复杂的酸洗、水洗过程，不但增加了纯水消耗、排污负担，且存在除酸、及表金属去除不彻底的风险，对晶体生长造成一定影响。因此，亟需设计研究一种无金属污染的碳化硅合成料块破碎装置，克服现有技术缺陷，以满足实际应用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无金属污染的碳化硅合成料块破碎装置，在本发明中，通过各部件的组合设置，保护合成粉料的原有形貌，增大了小于40目的大颗粒料的产出，且全程无需使用酸洗工艺，减少了废酸排放和纯水使用量，只需使用纯水清洗1～5次即可获得符合生长条件的高纯碳化硅粉料；还避免料块上下翻滚，减少扬尘，无需使用大功率除尘设备，减少环境污染和成本投入。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种无金属污染的碳化硅合成料块破碎装置，所述碳化硅合成料块破碎装置包括压板、筛网板、刮件、支撑件、集料装置和振动装置，所述压板的顶部电性连接有驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述压板和所述刮件移动，所述压板的底部边缘和所述筛网板的边缘通过导向轴活动连接；所述筛网板朝向所述压板的一侧中部设置有承压台和所述刮件，所述刮件用于拨动物料，所述筛网板的另一侧且对应所述承压台处设置有所述支撑件的一端，所述支撑件的另一端固定连接至所述集料装置的顶部内；所述集料装置的底部安装有所述振动装置，所述振动装置沿物料走向的一侧设置有出料口。

4、在本发明中，通过各部件的组合设置，保护合成粉料的原有形貌，增大了小于40目的大颗粒料的产出，且全程无需使用酸洗工艺，减少了废酸排放和纯水使用量，只需使用纯水清洗1～5次即可获得符合生长条件的高纯碳化硅粉料；还避免料块上下翻滚，减少扬尘，无需使用大功率除尘设备，减少环境污染和成本投入。

5、需要说明的是，本发明中对支撑件的形状、不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，支撑件的形状可以是长方形、正方形或椭圆形等，能满足支撑筛网板的力度即可。

6、作为本发明一种优选的技术方案，所述压板的平移距离为50～150mm，例如可以是50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

7、本发明限定压板的平移距离为50～150mm，是因为碳化硅料块较硬，压碎过程所需压力较大，行程过大容易使压板受力不均、承压台与导向轴结构不稳，易损坏轴承，另一方面，碳化硅料块尺高度一般<150mm，在此范围无需预处理可直接破碎；若行程过小，则碳化硅料块需人工预处理后方能放到压板下方，有增加金属污染风险。

8、需要说明的是，本发明中对压板的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，压板的形状可以是长方形、正方形或椭圆形等。

9、作为本发明一种优选的技术方案，所述压板和所述承压台之间的最小线性距离为1～3mm，例如可以是1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

10、本发明限定压板和承压台之间的最小线性距离为1～3mm，是因为满足晶体生长所需的粉料粒径一般在4-40目，如压板和承压台之间距离过小，料块相互挤压会导致大量40目以上的细粉料产生，增加了损耗，而间距过大则达不到破碎的效果。

11、优选地，所述承压台为圆台。

12、作为本发明一种优选的技术方案，所述导向轴靠近所述筛网板的一侧设置有限位卡，所述限位卡用于所述压板在所述导向轴上移动。

13、需要说明的是，本发明中对筛网板的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，筛网板的形状可以是长方形、正方形或椭圆形等。

14、需要说明的是，本发明中对导向轴的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，导向轴的形状可以是圆柱形。

15、需要说明的是，本发明中对限位卡的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，限位卡的端部形状可以是弧形或尖型。

16、优选地，所述导向轴设置有至少两根，例如可以是2根、4根、6根、8根等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

17、作为本发明一种优选的技术方案，所述筛网板的边缘设置有挡板，所述挡板用于防止物料从筛网板的四周溢出。

18、需要说明的是，本发明中对挡板的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，挡板的形状可以是长方形或正方形等。

19、优选地，所述挡板的高度大于所述刮件的高度。

20、作为本发明一种优选的技术方案，所述筛网板的孔径为3～5mm，例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

21、本发明限定筛网板的孔径为3～5mm，是因为在此尺寸范围内使得符合需求粒径充分过筛，若孔径尺寸过小，则会导致满足生长需求的料不能及时筛出而被反复压碎，从而产生超出需求范围的细粉料，造成浪费；而孔径尺寸过大则会出现超出生长需求尺寸的料筛出，无法满足尺寸需求。

22、作为本发明一种优选的技术方案，所述刮件为刮板，所述刮板的一端可拆卸连接在所述导向轴靠近所述筛网板的一端。

23、需要说明的是，本发明中对刮板的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，刮板的形状可以是长方形或正方形等，可以呈圆周式运动即可。

24、优选地，所述刮板通过所述驱动电机的驱动呈圆周式运转，且所述刮板和所述压板之间电性联动；

25、当所述压板向上运行远离所述承压台时，所述刮板绕所述导向轴呈圆周式运转，当所述压板向下运行靠近所述承压台时，所述刮板靠近所述挡板设置，不在呈圆周式运转。

26、作为本发明一种优选的技术方案，所述集料装置为集料筐。

27、需要说明的是，本发明中对集料筐的顶部的形状、大小不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，集料筐的顶部形状可以是长方体、圆柱体或正方形等。

28、优选地，所述集料筐的底部为漏斗型，用于将物料移动至所述振动装置内。

29、作为本发明一种优选的技术方案，所述振动装置为振动筛。

30、需要说明的是，本发明中对振动筛的形状、大小和振动参数不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，振动筛的形状可以是长方体、圆柱体或正方形等。

31、优选地，所述振动筛内设置有至少一层筛网，例如可以是1层、2层、3层、4层、5层、6层、7层等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

32、优选地，所述筛网设置有1～5层，例如可以是1层、2层、3层、4层、5层等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

33、优选地，所述1～5层的筛网的目数不同，用于筛选不同尺寸的物料颗粒。

34、优选地，所述出料口设置有至少一个，例如可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

35、优选地，所述出料口对应所述筛网的层数设置。

36、需要说明的是，本发明中对出料口的形状、大小和振动参数不做特殊限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行适应性调整。其中，出料口的形状可以是圆形或方形等。

37、作为本发明一种优选的技术方案，所述压板的底部和所述承压台的表面均包覆有第一非金属层。

38、优选地，所述第一非金属层的材质为钽、碳化钽、碳化铌和碳化钨中的任意一种或两种及以上的组合。

39、优选地，所述筛网板、所述导向轴、所述刮件、所述支撑件、所述集料装置和所述振动装置的外表面均包覆有第二非金属层。

40、优选地，所述第二非金属层的材质为聚四氟乙烯或聚丙烯。

41、需要说明的是，本发明通过限定压板的底部、承压台的表面均包覆有第一非金属层，以及筛网板、导向轴、刮件、支撑件、集料装置和振动装置的外表面均包覆有第二非金属层，保证了物料破碎过程中，全程无金属无有害金属污染，无需使用酸洗工艺，减少了废酸排放和纯水使用量。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

43、在本发明中，通过各部件的组合设置，保护合成粉料的原有形貌，增大了小于40目的大颗粒料的产出，且全程无需使用酸洗工艺，减少了废酸排放和纯水使用量，只需使用纯水清洗1～5次即可获得符合生长条件的高纯碳化硅粉料；还避免料块上下翻滚，减少扬尘，无需使用大功率除尘设备，减少环境污染和成本投入。