一种用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法 【技术领域】
本发明涉及喷涂技术领域， 具体涉及一种用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法。背景技术 喷涂是一种表面处理技术， 是表面工程技术的重要组成部分。通过喷涂可以改善 工件表面的性质， 例如使工件表面获得如不同硬度、 耐磨、 耐腐蚀、 耐热、 抗氧化、 隔热、 绝 缘、 导电、 密封、 消毒、 防微波等各种物理化学性能。目前， 喷涂在工业中已经得到了广泛的 应用。
在光伏电池行业中， 需要在坩埚中熔化硅然后以铸造的方式生产用于制造光伏电 池的硅锭， 硅锭也称为光伏电池铸锭。通常， 使用二氧化硅制造坩埚， 为了防止硅锭粘在坩 埚内， 需要对坩埚内表面进行表面处理以在坩埚内表面喷涂一层氮化硅涂层。
在现有技术中， 在坩埚内表面喷涂氧化硅涂层时， 通常采用手工喷涂的方法， 即由 操作员手持喷枪在坩埚内表面喷涂氮化硅涂层。 手工喷涂一般按照如下工序进行 ： 第一， 按 工艺配比称取一定量的氮化硅粉和纯水后搅拌均匀得到氮化硅涂料 ； 第二， 将清理好的坩 埚放到旋转加热器上加热 ； 第三， 当坩埚内表面温度达到预定温度后， 操作员将搅拌好的氮 化硅涂料倒入喷枪完成喷涂作业。
手工喷涂氮化硅涂层存在以下缺陷 ： 首先， 由于喷涂过程全部为手工操作， 由于操 作员个体差异， 容易造成坩埚涂层质量不稳定， 涂层薄的位置容易破裂， 在涂层破裂的位置 会产生硅锭粘锅问题， 从而给生产带来巨大的损失 ； 其次， 手工喷涂时， 由于会产生大量对 人体健康有害的粉尘， 因此手工喷涂作业工作环境恶劣。
发明内容
本发明要解决的问题在于提供一种用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法， 通过该 喷涂方法， 在坩埚内表面形成质量均匀稳定的涂层。
为了解决以上技术问题， 本发明提供一种用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法， 所述坩埚包括
坩埚的喷涂方法， 通过所述喷涂方法喷涂得到坩埚涂层均匀， 质量稳定。
为了解决以上技术问题， 本发明提供一种用于太阳能坩埚的喷涂方法， 所述坩埚 包括位置相对的第一侧壁和第二侧壁、 连接所述第一侧壁和第二侧壁的两个位置相对的第 三侧壁和第四侧壁、 连接所述第一侧壁、 第二侧壁、 第三侧壁和第四侧壁的底壁， 所述第一 侧壁的内侧面、 第二侧壁的内侧面、 第三侧壁的内侧面和第四侧壁的内侧面围成所述坩埚 的内侧面， 所述底壁的内侧面形成所述坩埚的内底面 ；
所述喷涂方法包括 ：
由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面和内底面进行喷涂， 所述喷枪喷涂时的喷 涂角度为 45℃～ 90℃， 所述喷枪喷涂时喷枪与喷涂面之间的距离为 10cm ～ 30cm。
优选的， 所述由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面喷涂时喷枪的走枪方向与所述第一侧壁和第三侧壁的交界线相平行。
优选的， 所述由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面喷涂时喷枪从内侧面的外端 向内底面的方向进行走枪。
优选的， 所述由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面进行喷涂时在同一个侧壁上 的相邻两次走枪之间的距离间隔为 5cm ～ 25cm。
优选的， 所述由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面进行喷涂时后一枪的起枪位 置与前一枪的起枪位置距离为 5cm ～ 25cm。
优选的， 对所述坩埚的内侧面的四个侧壁的喷涂顺序依次为第一侧壁、 第二侧壁、 第三侧壁、 第四侧壁。
优选的， 所述由机械手带动喷枪对所述坩埚的内底面喷涂时喷枪的走枪方向与所 述内底面和所述坩埚的一个内侧壁的交界线相平行。
优选的， 由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面进行喷涂时的喷涂角度为 45 度～ 70 度。
优选的， 由机械手带动喷枪对所述坩埚的内底面进行喷涂时的喷涂角度为 70 度～ 90 度。 优选的， 还包括对所述内底面的四个边线的夹角处进行喷涂的步骤。
本发明的提供一种用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法， 与现有技术相比， 本发 明采用机械手带动喷枪对坩埚的内侧面和内底面进行喷涂， 在喷涂的过程中， 将喷枪角度 控制在 45 度～ 90 度， 喷枪与喷涂面之间的距离控制在 10cm ～ 30cm， 通过选择上述工艺参 数， 可以对坩埚进行稳定的喷涂， 在坩埚的内表面形成质量均匀、 稳定的涂层。
附图说明
图 1 为本发明需要进行喷涂的坩埚的示意图 ；
图 2 为本发明对坩埚内表面进行喷涂一种实施方式的示意图。 具体实施方式
为了进一步了解本发明， 下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述， 但是 应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点， 而不是对本发明权利要求的 限制。
请参见图 1， 为用于铸造光伏电池铸锭的坩埚的示意图， 坩埚 11 包括位置相对的 第一侧壁 11a 和第二侧壁 11b、 连接所述第一侧壁 11a 和第二侧壁 11b 的两个位置相对的 第三侧壁 11c 和第四侧壁 11d、 连接所述第一侧壁 11a、 第二侧壁 11b、 第三侧壁 11c、 第四侧 壁 11d 的底壁 11e ； 所述第一侧壁 11a 的内侧面、 第二侧壁 11b 的内侧面、 第三侧壁 11c 的 内侧面、 第四侧壁 11d 的内侧面围成所述坩埚的内侧面， 所述底壁 11e 的内侧面形成所述坩 埚的内底面， 坩埚的内侧面和内底面构成坩埚的内表面。 为了防止硅锭粘在坩埚内， 需要对 坩埚的内表面进行喷涂处理， 在坩埚的内表面形成一层氮化硅涂层。对坩埚的内表面喷涂 时， 需要对坩埚进行加热， 因此在坩埚外面还设置有加热套 12， 在加热套 12 的作用下对坩 埚 11 进行加热， 按照本发明， 在喷涂之前， 优选将坩埚加热到 50℃～ 100℃， 更优选加热到 60℃～ 90℃， 更优选加热到 65℃～ 80℃的温度。本发明提供的一个对坩埚进行喷涂的具体实施方式包括 ：
由机械手带动喷枪对所述坩埚的内侧面和内底面进行喷涂， 所述喷枪喷涂时的喷 涂角度为 45 度～ 90 度， 所述喷枪喷涂时喷枪与喷涂面之间的距离为 10cm ～ 30cm。
按照本发明， 所述机械手是指本领域技术人员熟知的智能机械手， 机械手可以由 控制端如电脑按照预定程序进行控制， 来实现机械手的多角度运动。 本发明中， 喷涂所使用 的涂料可以为本领域技术人员熟知的氮化硅水性涂料， 即取氮化硅粉末和水混合均匀后作 为氮化硅水性涂料， 所述氮化硅粉末和水优选按照重量比为 1 ∶ 2 ～ 1 ∶ 10 的比例， 优选按 照 1 ∶ 4 ～ 1 ∶ 8， 更优选按照 1 ∶ 5 ～ 1 ∶ 6 的比例进行混合得到氮化硅水性涂料。所用 氮化硅粉末的粒径优选为 0.1μm ～ 50μm， 更优选为 0.2μm ～ 25μm， 更优选为 0.5μm ～ 10μm。
按照本发明， 由机械手带动喷枪对所述坩埚的内表面进行喷涂时， 对于内侧面和 内底面的喷涂顺序， 本发明并无特别限制， 可以先喷涂坩埚的内侧面， 再喷涂内底面 ； 也可 以先喷涂内底面， 然后再喷涂内侧面或者使用喷枪交叉喷涂内侧面和内底面， 均能实现本 发明的目的。另外， 在喷涂的过程中， 脱落的氮化硅粉末会落到最底面上去， 因此优选方案 是最后喷涂位置最低的一个面， 可以为内侧面的任何一个侧壁。
按照本发明， 使用喷枪对坩埚的内表面进行喷涂时， 喷涂角度控制在 45 度～ 90 度， 更优选为 50 度～ 85 度， 喷枪与喷涂面之间的距离优选为 10cm ～ 30cm， 更优选为 15cm ～ 25cm。
按照本发明， 使用喷枪对坩埚的内侧面进行喷涂时， 喷枪的走枪方向优选按照与 所述第一侧壁和第三侧壁的交界线相平行的方向进行走枪， 更优选从内侧面的顶端开始到 内侧面的底端沿着与所述第一侧壁和第三侧壁的交界线相平行的方向进行走枪。 在同一侧 壁上， 相邻两枪之间的距离为 5cm ～ 25cm， 更优选为 8cm ～ 18cm， 更优选为 10cm ～ 15cm。
请参见图 2， 为本发明提供的喷枪对坩埚的内表面进行喷涂的第一种实施方式的 示意图 ； 喷枪 21 的走枪方向优选与第一侧壁 11a 和第三侧壁 11c 的方向相平行， 并从第一 侧壁 11a 的外端向内端走枪， 每一枪的走枪位置均可以从内侧面的顶端开始到底端结束。 按照本发明， 后一枪的起始位置 21a 可以与前一枪的起枪位置 21b 错开， 优选的间隔距离为 5cm ～ 25cm， 更优选为 7cm ～ 12cm， 然后再对后一枪走枪路线的剩余部分进行补充喷涂， 喷 涂方向不变 ； 这样在后一枪进行走枪时， 可以对前一枪的起始位置处进行补充喷涂， 达到更 好的喷涂效果。
按照本发明， 对于所述内侧面的四个侧壁的喷涂顺序， 本发明并无特别限制， 优选 的， 当喷涂一个侧壁完成后， 可以到喷涂相对侧壁， 更优选按照第一侧壁、 第二侧壁、 第三侧 壁、 第四侧壁的顺序进行喷涂。对坩埚的内侧面喷涂完成后， 可以对坩埚的内底面进行喷 涂， 对底面进行喷涂时， 喷枪的走枪方向与内底面和所述坩埚的一个内侧壁的交界线相平 行。
按照本发明， 使用机械手带动喷枪对内侧面进行喷涂时， 喷涂角度优选为 45 度～ 70 度， 更优选为 50 度～ 60 度， 喷涂距离优选为 17cm ～ 22cm。使用机械手带动喷枪对内 底面进行喷涂时， 喷涂角度优选为 70 度～ 90 度， 更优选为 75 度～ 85 度， 喷涂距离优选为 12cm ～ 15cm。
对坩埚的内表面进行喷涂时， 喷涂次数优选为 10 次～ 20 次， 更优选为 11 次～18 次， 更优选为 12 次～ 16 次。对于氮化硅涂层的厚度， 优选为 0.1mm ～ 1.5mm， 更优选为 0.2mm ～ 1.2mm， 更优选为 0.3mm ～ 0.6mm。 另外， 由于坩埚的内侧面和内底面的四个交角处 为坩埚脆弱区， 此处受到的液态硅的冲击力最大， 因此在完成对内侧面和内底面的喷涂后， 还可以对坩埚的内底面的四个边线的夹角处进行补充喷涂。
对于本发明所使用的喷涂设备， 并无特别限制， 可以使用本领域技术人员熟知的 喷枪。
与现有技术相比， 本发明使用机械手带动喷枪对坩埚的内表面进行喷涂， 在喷涂 的过程中， 将喷枪角度控制在 45 度～ 90 度， 喷枪与喷涂面之间的距离控制在 10cm ～ 30cm， 通过选择上述工艺参数， 可以对坩埚进行稳定的喷涂， 在坩埚的内表面形成质量均匀、 稳定 的涂层。
以下以具体实施例说明本发明的效果， 但本发明的保护范围不受以下实施例的限 制。
以下实施例中， 选用粒径为 0.5μm ～ 5μm 的氮化硅粉末与去离子水按照重量比 为 1 ∶ 4 的比例混合均匀得到氮化硅水性涂料备用。
实施例 1 按照如下工序喷涂 ：
a) 将氮化硅水性涂料装在与喷枪连接的搅拌缸中 ；
b) 将坩埚预热到 65℃ ；
c) 喷涂顺序按照第一侧壁 11a、 第二侧壁 11b、 第三侧壁 11c、 第四侧壁 11d、 底壁 11e 的顺序进行喷涂 ；
喷涂第一侧壁按照如下工序 ：
第一枪喷涂时从第一侧壁的顶端开始起喷到底端结束， 走枪方向沿着与第一侧壁 11a 和第三侧壁 11c 相平行的方向， 喷涂角度为 55 度， 喷涂距离为 18cm ； 第二枪喷涂时与第 一枪喷涂时的间隔距离为 5cm， 起枪位置也是从第一侧壁的顶端开始起喷到底端结束， 其它 工艺与第一枪喷涂时的相同 ； 按照与第二枪相同的工艺完成对第一侧壁的喷涂 ；
按照与第一侧壁相同的喷涂工艺完成对第二侧壁、 第三侧壁和第四侧壁的喷涂 ；
喷涂内底面按照如下工序 ：
第一枪喷涂时从内侧面与一个侧壁的交界线开始到内侧面上相对的位置结束， 其 它工艺参数与喷涂第一侧壁时的工艺参数相同。
d) 喷涂坩埚的内侧面和内底面后， 对内侧面和内底面的四个交角处进行补充喷 涂；
重复步骤 c) 和步骤 d)15 遍， 完成对坩埚的内表面喷涂， 干燥后形成厚度为 0.5mm 的氮化硅涂层。
实施例 2
按照如下工序喷涂 ：
a) 将氮化硅水性涂料装在与喷枪连接的搅拌缸中 ；
b) 将坩埚预热到 65℃ ；
c) 喷涂顺序按照第一侧壁 11a、 第二侧壁 11b、 第三侧壁 11c、 第四侧壁 11d、 底壁 11e 的顺序进行喷涂 ；
喷涂第一侧壁按照如下工序 ：
第一枪喷涂时从第一侧壁的顶端开始起喷到底端结束， 走枪方向沿着与第一侧壁 11a 和第三侧壁 11c 相平行的方向， 喷涂角度为 55 度， 喷涂距离为 18cm ； 第二枪喷涂时与第 一枪喷涂时的间隔距离为 5cm， 第二枪的起枪位置与第一枪的起枪位置间隔 5cm， 然后再对 第二枪走枪路线的剩余部分进行补充喷涂， 喷涂方向不变 ； 其它工艺与第一枪喷涂时的相 同； 按照与第二枪相同的工艺完成对第一侧壁的喷涂 ；
按照与第一侧壁相同的喷涂工艺完成对第二侧壁、 第三侧壁和第四侧壁的喷涂 ；
喷涂内底面按照如下工序 ：
第一枪喷涂时从内侧面与一个侧壁的交界线开始到内侧面上相对的位置结束， 其 它工艺参数与喷涂第一侧壁时的工艺参数相同。
d) 喷涂坩埚的内侧面和内底面后， 对内侧面和内底面的四个交角处进行补充喷 涂；
重复步骤 c) 和步骤 d)15 遍， 完成对坩埚的内表面喷涂， 干燥后形成厚度为 0.5mm 的氮化硅涂层。
取实施例 1 和实施例 2 喷涂处理后的坩埚铸造光伏电池硅锭， 稳定运行 60 个小 时， 铸造完成后， 冷却， 卸锭， 硅锭外观质量一级， 未出现粘锅现象。 以上对本发明所提供的用于光伏电池铸锭的坩埚的喷涂方法进行了详细介绍。 本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在 不脱离本发明原理的前提下， 还可以对本发明进行若干改进和修饰， 这些改进和修饰也落 入本发明权利要求的保护范围内。