1.一种高寿命低变形率石英坩埚,其特征在于,包括石英坩埚本体和设置在石英坩埚本体外侧表面的散热涂层;
其中,石英坩埚本体是由硅溶胶和石英砂粉末制备而成;散热涂层是由硅溶胶和氮化铝/硅化镍复合微球复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高寿命低变形率石英坩埚,其特征在于,所述石英坩埚本体的壁厚为5~10mm,所述散热涂层的厚度为0.6~1.2mm。
3.根据权利要求1所述的一种高寿命低变形率石英坩埚,其特征在于,所述硅溶胶中二氧化硅的质量浓度为20%~30%,硅溶胶和石英砂粉末的质量比为1:0.2~0.4,氮化铝/硅化镍复合微球与硅溶胶的质量比为1:6~12。
4.根据权利要求1所述的一种高寿命低变形率石英坩埚,其特征在于,所述石英砂粉末的纯度不小于99.9%,包括粒径为0.5~1mm的石英砂,粒径为20~100μm的石英砂和粒径为
100~200nm的石英砂;其中,粒径为0.5~1mm的石英砂,粒径为20~100μm的石英砂和粒径为100~200nm的石英砂的质量比为80~90:8.8~10.4:0.6~1.2。
5.根据权利要求1所述的一种高寿命低变形率石英坩埚,其特征在于,所述氮化铝/硅化镍复合微球的制备过程为:
S1.称取氧化镍粉末与二氧化硅粉末按照质量比为1:1.8~2.1混合至行星球磨仪中,在惰性气体的保护下球磨8~12h,得到球磨粉料;
S2.将球磨粉料压实后置于石墨炉内,在惰性气体的保护下,先升温至900~1000℃保温1~2h后,通入氢气,升温至1175~1250℃,继续保温处理2~3h,冷却至室温后,得到硅化镍粉末;
S3.将羟乙基纤维素与去离子水按照质量比为1:100~150混合均匀,形成混合液A;然后称取过氧化二苯甲酰与苯乙烯按照质量比为0.1~0.2:10混合均匀,形成混合液B;将混合液A升温至80~90℃后,通入惰性气体作为保护气,倒入混合液B,同时加入硅化镍粉末,搅拌反应4~6h,过滤并收集固体物,干燥处理后,得到聚苯乙烯包覆硅化镍粉末;
S4.将异丙醇铝与去离子水按照质量比为1:12~15混合,充分溶解后,加入聚苯乙烯包覆硅化镍粉末,升温至70~80℃,搅拌反应8~12h,喷雾干燥处理,得到氢氧化铝初步包覆硅化镍粉末;其中,聚苯乙烯包覆硅化镍粉末与去离子水的质量比为1:15~20;
S5.将氢氧化铝初步包覆硅化镍粉末混合至去离子水中,加入异丙醇铝,再次升温至70~80℃,搅拌反应3~6h,再次喷雾干燥处理,得到氢氧化铝包覆硅化镍粉末;其中,异丙醇铝、氢氧化铝初步包覆硅化镍粉末与去离子水的质量比为1:3~5:12~15;
S6.将氢氧化铝包覆硅化镍粉末置于石墨炉内,在氮气氛围下,先升温至500~600℃,保温1~2h后,之后继续升温至1000~1100℃,保温处理3~5h,之后降温至550~650℃,通入氧气,保持石墨炉内氧气与氮气的体积比为3:1,保温处理3~5h,随炉冷却后,得到氮化铝包覆硅化镍复合微球。
6.权利要求1所述的一种高寿命低变形率石英坩埚的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,制备石英坩埚本体:
称取石英砂粉末与硅溶胶球磨成石英砂浆后,注浆成型并经过烧结处理,制备得到石英坩埚本体;
步骤二,制备散热涂层:
称取氮化铝/硅化镍复合微球与硅溶胶混合均匀后,得到散热涂层;
步骤三,制备高寿命低变形率石英坩埚:将散热涂层涂覆至石英坩埚本体的表面,干燥处理后,得到高寿命低变形率石英坩埚。
7.根据权利要求6所述的一种高寿命低变形率石英坩埚的制备方法,其特征在于,所述步骤一中,石英砂粉末球磨成石英砂浆的过程为:将石英砂粉末与硅溶胶混合至行星球磨仪中,以300~500rpm的球磨速度球磨处理3~5h,得到石英砂浆。
8.根据权利要求6所述的一种高寿命低变形率石英坩埚的制备方法,其特征在于,所述步骤一中,注浆成型的过程为:将石英砂浆浇注至石膏模具中,先在室温下干燥处理20~
24h后,再置于60~100℃下干燥处理10~15h,之后再置于石墨炉内烧结处理,即得到石英坩埚本体。
9.根据权利要求6所述的一种高寿命低变形率石英坩埚的制备方法,其特征在于,所述步骤一中,烧结处理的过程为:将注浆成型后的产物置于石墨炉内,先升温至300~350℃,保温处理1~2h,再升温至750~800℃,保温处理1~2h,之后升温至1100~1200℃,保温处理3~5h,随炉冷却至室温后,得到石英陶瓷坩埚坯体。
10.根据权利要求6所述的一种高寿命低变形率石英坩埚的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,干燥处理的条件为:在室温下干燥处理10~12h后,置于石墨炉内,先升温至
150~250℃保温处理1~2h,再升温至450~550℃保温处理1~2h,之后再升温至1100~
1200℃,保温2~4h,自然冷却后得到高寿命低变形率石英坩埚。