石英坩堝是由高純石英砂制成，是光伏多晶硅鑄錠爐的關(guān)鍵部件，是拉制大直徑單晶硅和多晶硅的消耗性器皿。但是，目前國內石英坩堝所用高純石英砂基本都是來(lái)自科維亞（美國尤尼明），國產(chǎn)石英砂最多用作外層料，甚至有些廠(chǎng)商指明必須要用尤尼明砂做的石英坩堝。
 

　　今天，粉體技術(shù)網(wǎng)就通過(guò)一個(gè)案例與大家討論一下：國產(chǎn)石英砂做石英坩堝為什么難以出現透明層，且制成的坩堝軟化點(diǎn)低？

案例：

1、國產(chǎn)石英砂質(zhì)量指標
 
　　該國產(chǎn)石英砂中12種金屬雜質(zhì)元素總含量降低到20ppm以下，其中Al含量為9ppm，Na含量≤1.5ppm，K含量低于1ppm，Li含量低于1ppm，Fe含量低于0.5ppm，Ti含量在2ppm左右，其余的雜質(zhì)含量很少，均低于1ppm。
 
2、石英坩堝存在的問(wèn)題
 
　　將國產(chǎn)石英砂送到石英坩堝廠(chǎng)打成坩堝，發(fā)現存在以下方面的問(wèn)題：
　?。?）石英坩堝分為內層透明層和外層氣泡擴散層，國產(chǎn)砂打成的石英坩堝內層有許多的類(lèi)似絮狀的氣泡存在（非常細?。?，且不透明；而美國UNIMIN的標準砂打成的坩堝內層是和玻璃一樣透明的，也沒(méi)有氣泡，為什么會(huì )存在這種差別？是因為國產(chǎn)石英砂內部的微小氣體包裹體比較多的原因嗎？
　?。?）坩堝在使用時(shí)，國產(chǎn)砂制成的坩堝（內層透明層還是用美國砂，國產(chǎn)砂只是做外層不透明層）比美國砂制成的坩堝軟化點(diǎn)低，就是比美國砂打的坩堝要提前幾分鐘或十幾分鐘就開(kāi)始軟化了，這樣容易析晶導致坩堝出現裂紋，為什么？

3、原因討論分析
 
觀(guān)點(diǎn)1：純度只是一方面吧，包裹體也是一個(gè)很重要的指標啊。懷疑可能是因為石英原礦中含有大量的包裹體的原因，因為以前的采用水晶進(jìn)行生產(chǎn)的高純石英砂可用用來(lái)打坩堝內層和外層，而水晶中的包裹體明顯含量少的多。
（經(jīng)檢測，該國產(chǎn)砂次生包裹體含量為2-6，而美國unimin的是0）
 
觀(guān)點(diǎn)2：坩堝的軟化點(diǎn)是不是就是和它高溫下的黏度有關(guān)系，軟化點(diǎn)低即是高溫下黏度低，而黏度和溫度，雜質(zhì)還有羥基有關(guān)系，會(huì )不會(huì )是由于用你的石英砂打出來(lái)的坩堝羥基含量高??？
 
觀(guān)點(diǎn)3：國產(chǎn)砂制成的坩堝內層有許多的類(lèi)似絮狀的氣泡存在，其原因是國產(chǎn)砂原料晶體內部有很多微氣泡。原料中的微氣泡沒(méi)有去除，最后轉移到了產(chǎn)品（坩堝）里了，使坩堝看上去呈絮狀不透明。坩堝軟化點(diǎn)低也是這個(gè)原因造成的。
 
觀(guān)點(diǎn)4：關(guān)于軟化點(diǎn)的問(wèn)題，許多打坩堝的師傅說(shuō)是因為Al含量比美國UNIMIN標準砂（其Al含量為15ppm左右）低的原因，畢竟氧化鋁的軟化點(diǎn)肯定比氧化硅的要高，如果Al含量高，他們可能會(huì )形成軟化點(diǎn)較高的鋁硅化合物。
 
觀(guān)點(diǎn)5：坩堝不透明，無(wú)非是氣泡多導致的，氣泡多那肯定和羥基有關(guān)系；軟化點(diǎn)低一個(gè)可能是致密度的問(wèn)題（氣泡多少）。
 
　　你覺(jué)得國產(chǎn)砂為什么做不了石英坩堝？歡迎在評論區留言交流！

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