CN102659303A - 石英拼接产品的制造方法及产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石英拼接产品的制造方法及产品，属于石英制品技术领域。石英拼接产品的制造方法，它包括以下步骤：①拼接前准备：包括依次进行的切割、研磨、浸泡、清洗、退火、精磨、再退火；②拼接处理：在石英片之间采用焊接工艺、采用分步拼接的方法进行拼接；③拼接处的处理：对拼接处依次用电镀铁砂轮片、树脂砂轮、金刚石软磨片进行打磨。本发明采用多种技术手段的组合完成了从石英砣料到石英拼接产品的制作。并且所制得的石英产品具有稳定牢固的特点，因为内应力被消除在使用时不会发生爆裂的危险。

Description

石英拼接产品的制造方法及产品

技术领域

本发明涉及石英拼接产品的制造方法及产品，属于石英制品技术领域。 

背景技术

CIGS薄膜太阳能电池具有性能稳定、抗辐射能力强的优点，光电转换效率目前是各种薄膜太阳能电池之首，无论是在地面阳光发电还是在空间微小卫星动力电源的应用上都具有广阔的市场前景。制造薄膜太阳能电池必须使用专用石英舟，然而生产CIGS薄膜太阳能电池所用的石英舟与生产传统的多硅晶太阳能电池所使用的石英舟有着天壤之别。生产CIGS薄膜太阳能电池所用的石英舟以及石英风罩等，都要经过多步、分段的方式，将多块小的石英原材料进行拼接而成。现有技术对于石英的焊接没有特殊的前处理和后处理，更多的是直接用火焰喷枪将需拼接的石英部分熔融然后将熔融部分粘接。采用这样的方法生产出来的石英舟和石英风罩等石英拼接产品，存在焊接不牢固，内应力明显，易爆裂等严重问题。 

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题，提供一种石英拼接产品的制造方法。 

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 

石英拼接产品的制造方法，它包括以下步骤：

①拼接前准备：包括依次进行的切割、研磨、浸泡、清洗、退火、精磨、再退火；

所述切割是使用石英光学研磨切割机采用油砂混合切割工艺把石英砣料切割成石英片；所述研磨是采用烫钻金刚砂对石英片进行研磨；所述浸泡是采用浓度为5～15wt﹪的氢氟酸对石英片进行浸泡；所述清洗是采用去离子水对石英片进行清洗；所述精磨是通过平面磨床处理使石英片的厚度控制在0.05㎜范围内，得到精磨石英片；

②拼接处理：在经过再退火处理的精磨石英片之间采用焊接工艺进行拼接，得到初步产品；拼接过程中采用石墨夹具作为平台，采用分步拼接的方法进行作业；

③拼接处的处理：对所述初步产品的拼接处依次用电镀铁砂轮片、树脂砂轮、金刚石软磨片进行打磨，金刚石软磨片的粒度为150～3000。

本发明上述技术方案中，首先，将优级石英原材料进行生产粗加工，使用石英光学研磨切割机对原有石英砣料进行切割。在此过程中我们改变了原有工艺，将原先采用的“水砂混合”切割工艺更改成了“油砂混合”切割工艺，经过工艺改进后，使得石英原材料在加工过程中减少了内应力和崩边缺损的存在，因为油砂混合切割工艺中的载体“抗磨液压油”在加工过程中大大的降低了切割过程中产生的热量，减少了石英原材料中内应力的集聚。同时由于抗磨液压油的高附着力，使得切削磨料、切削刀具和石英砣之间在加工过程中的充分浸润，减少了表面的隐裂和划伤。 

然后，对经过切割后的石英片进行粗加工，在此加工过程中，我们采用了两项技术改进：⑴从研磨材料上的改进，将原先采用的普通金刚砂更换为烫钻专用金刚砂进行研磨作业，使得产品在粗加工过程中就保证了产品最终的外观和质量，经多次临床使用验证，烫钻专用金刚砂在产品加工过程能充分的提高石英片表面的粗糙度，使得表面平整、无缺陷；⑵加工过程中增加一道退火工艺，因为石英片在切割、磨削作业过程已然存在一定的内应力，然而对于石英片内应力的消除只能采用退火工艺进行，所以将原有的板材先进行一道退火工艺，去除原材料中的内应力，然后再进行下道工序的加工，对产品的最终成品奠定了良好的基础。 

其次，对于经过粗加工的石英片通过高精度平面磨床进行精加工，将整个石英片厚度控制在0.05㎜范围内，再将小的石英片进行一次退火后进行拼接。焊接过程中采用石墨夹具作为平台，将数块小的石英片进行拼接，为防止拼接过程中产生的内应力，导致产品的爆裂，采用分步拼接的方法进行作业。 

对于拼接处的加工上，在由粗到精的加工过程中，首先采用电镀铁砂轮片对拼接处进行粗加工，在此环节上节约了大量的进口树脂合成砂轮片。因为原有的进口树脂合成砂轮片只能用于精加工作业，对于粗加工的作业作用不大，而且易耗，采用了电镀铁质砂轮片加工方法后，不但提高了效率的同时也降低了生产成本。在进口树脂合成砂轮加工后，我们又采用了目前在石英加工领域不曾使用的金刚石软磨法，将这一技术运用后使得最终的成品外观上明显改善。原有对于拼接缝的加工处理方式都是采用粗犷的作业方式，也就是将焊接缝经过进口树脂合成砂轮片先打磨后，再拿精磨油石将拼接处手工抄细才能满足加工要求，然而现在使用金刚石软磨法后，单独一人就能操作，节省了大量人力和时间，而且由于金刚石软磨片的粒度可以从150～3000的粗细上进行选择，对产品最终造成的损伤可以降到最低。 

为避免在退火过程中出现的析晶现象。退火前采用浓度为5～15﹪的氢氟酸的进行浸泡，使用高纯去离子水进行清洗，在放炉退火前，采用高密度无纺布，蘸取浓度≥99wt﹪的酒精进行擦拭，充分去除表面所粘附的杂质。 

作为上述技术方案的优选，它还包括以下步骤： 

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品附在所述石墨工装治具上进行退火；

⑤弧度和钻孔加工：采用数控加工中心对经过步骤④处理的初步产品进行整体的弧度加工和钻孔加工，得成型产品；

⑥终成型处理：在最终成品的处理上，使用碳化硅在所述成型产品表面进行喷砂作业，所述喷砂作业是通过喷枪在所述成型产品的内外表面去除30～60微米的石英层。

作为上述技术方案的另一种优选，它还包括以下步骤： 

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品垂直放在所述石墨工装治具上进行退火。

作为上述技术方案的优选，在整体的退火前，采用无纺布蘸取浓度≥99wt%的酒精进行擦拭。 

作为上述技术方案的优选，所述分步拼接是将经过再退火处理的精磨石英片根据所需尺寸，拼接成所需尺寸的1/2大小，然后进行退火，得到1/2石英片，然后对两个1/2石英片进行拼接。 

本发明的另一个目的是提供一种石英风罩，所述石英风罩用于薄膜太阳能电池制造过程中的冷却。 

本发明的再一个目的是提供一种大面积石英平板，所述大面积石英平板用于制造薄膜石英舟，薄膜石英舟是薄膜太阳能电池制造过程中冷却阶段的承载物。 

综上所述，本发明具有以下技术效果: 

本发明采用多种技术手段的组合完成了从石英砣料到石英拼接产品的制作。并且所制得的石英产品具有稳定牢固的特点，因为内应力被消除在使用时不会发生爆裂的危险。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出任何修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。 

实施例一 

石英风罩的制作方法，它包括以下步骤：

①拼接前准备：包括依次进行的切割、研磨、浸泡、清洗、退火、精磨、再退火；

所述切割是使用石英光学研磨切割机采用油砂混合切割工艺把石英砣料切割成石英片；所述研磨是采用烫钻金刚砂对石英片进行研磨；所述浸泡是采用浓度为10wt﹪的氢氟酸对石英片进行浸泡；所述清洗是采用去离子水对石英片进行清洗；所述精磨是通过平面磨床处理使石英片的厚度控制在0.05㎜范围内，得到精磨石英片；

②拼接处理：在经过再退火处理的精磨石英片之间采用焊接工艺进行拼接，得到初步产品；拼接过程中采用石墨夹具作为平台，采用分步拼接的方法进行作业；

③拼接处的处理：对所述初步产品的拼接处依次用电镀铁砂轮片、树脂砂轮、金刚石软磨片进行打磨，金刚石软磨片的粒度为450；

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品附在所述石墨工装治具上进行退火；

⑤弧度和钻孔加工：采用数控加工中心对经过步骤④处理的初步产品进行整体的弧度加工和钻孔加工，得成型产品；

⑥终成型处理：在最终成品的处理上，使用碳化硅在所述成型产品表面进行喷砂作业，所述喷砂作业是通过喷枪在所述成型产品的内外表面去除50微米的石英层；

在整体的退火前，采用无纺布蘸取浓度为99.8wt%的酒精进行擦拭；

所述分步拼接是将所述精磨石英片根据所需尺寸，拼接成所需尺寸的1/2大小，然后进行步骤①所述的退火，得到1/2石英片，然后对两个1/2石英片进行拼接。

实施例二 

大面积石英平板的制作方法，它包括以下步骤：

①拼接前准备：包括依次进行的切割、研磨、浸泡、清洗、退火、精磨、再退火；

所述切割是使用石英光学研磨切割机采用油砂混合切割工艺把石英砣料切割成石英片；所述研磨是采用烫钻金刚砂对石英片进行研磨；所述浸泡是采用浓度为6wt﹪的氢氟酸对石英片进行浸泡；所述清洗是采用去离子水对石英片进行清洗；所述精磨是通过平面磨床处理使石英片的厚度控制在0.05㎜范围内，得到精磨石英片；

②拼接处理：在经过再退火处理的精磨石英片之间采用焊接工艺进行拼接，得到初步产品；拼接过程中采用石墨夹具作为平台，采用分步拼接的方法进行作业；

③拼接处的处理：对所述初步产品的拼接处依次用电镀铁砂轮片、树脂砂轮、金刚石软磨片进行打磨，金刚石软磨片的粒度为2000；

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品垂直放在所述石墨工装治具上进行退火。

在整体的退火前，采用无纺布蘸取浓度为99.5wt%的酒精进行擦拭； 

所述分步拼接是将所述精磨石英片根据所需尺寸，拼接成所需尺寸的1/2大小，然后进行步骤①所述的退火，得到1/2石英片，然后对两个1/2石英片进行拼接。

Claims (7)

1.石英拼接产品的制造方法，它包括以下步骤：

①拼接前准备：包括依次进行的切割、研磨、浸泡、清洗、退火、精磨、再退火；

所述切割是使用石英光学研磨切割机采用油砂混合切割工艺把石英砣料切割成石英片；所述研磨是采用烫钻金刚砂对石英片进行研磨；所述浸泡是采用浓度为5～15wt﹪的氢氟酸对石英片进行浸泡；所述清洗是采用去离子水对石英片进行清洗；所述精磨是通过平面磨床处理使石英片的厚度控制在0.05㎜范围内，得到精磨石英片；

②拼接处理：在经过再退火处理的精磨石英片之间采用焊接工艺进行拼接，得到初步产品；拼接过程中采用石墨夹具作为平台，采用分步拼接的方法进行作业；

③拼接处的处理：对所述初步产品的拼接处依次用电镀铁砂轮片、树脂砂轮、金刚石软磨片进行打磨，金刚石软磨片的粒度为150～3000。

2.根据权利要求1所述的石英拼接产品的制造方法，其特征在于，它还包括以下步骤：

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品附在所述石墨工装治具上进行退火；

⑤弧度和钻孔加工：采用数控加工中心对经过步骤④处理的初步产品进行整体的弧度加工和钻孔加工，得成型产品；

⑥终成型处理：在最终成品的处理上，使用碳化硅在所述成型产品表面进行喷砂作业，所述喷砂作业是通过喷枪在所述成型产品的内外表面去除30～60微米的石英层。

3.根据权利要求1所述的石英拼接产品的制造方法，其特征在于，它还包括以下步骤：

④整体的退火：将经过步骤③处理的初步产品，进行整体退火；整体退火处理时，采用石墨工装治具为退火介质，将所述初步产品垂直放在所述石墨工装治具上进行退火。

4.根据权利要求1或2或3所述的石英拼接产品的制造方法，其特征在于：在整体的退火前，采用无纺布蘸取浓度≥99wt%的酒精进行擦拭。

5.根据权利要求1或2或3所述的石英拼接产品的制造方法，其特征在于：所述分步拼接是将经过再退火处理的精磨石英片根据所需尺寸，拼接成所需尺寸的1/2大小，然后进行退火，得到1/2石英片，然后对两个1/2石英片进行拼接。

6.由权利要求2所述的方法制得的产品，其特征在于：所述产品为石英风罩。

7.由权利要求3所述的方法制得的产品，其特征在于：所述产品为大面积石英平板。