[實(shí)用新型]一種新型的高純氧化鋁預(yù)處理坩堝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220206719.7
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN202582178U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧德魁;陳援;符澤衛(wèi);李才巨;張超;祝建華;吳紅昆;隋忠明;柏昌坤;李慧;陳亮
• 申請（專利權(quán)）人: 云南乾元光能產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): F27B14/10
• 分類號(hào): F27B14/10
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及藍(lán)寶石單晶加工，具體涉及是一種藍(lán)寶石用高純氧化鋁預(yù)處理坩堝。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石（Sapphire）是一種氧化鋁（α-Al₂O₃）的單晶，具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的光學(xué)性能、機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和熱學(xué)性能，強(qiáng)度高、硬度大、耐沖刷，使其成為被廣泛應(yīng)用的窗口材料和理想的襯底材料。

制備藍(lán)寶石的方法很多，主要包括焰熔法、提拉法、區(qū)熔法、導(dǎo)模法、坩堝移動(dòng)法、熱交換法、溫度梯度法、泡生法等，其中泡生法工藝生長的藍(lán)寶石晶體約為目前市場份額的70%。采用泡生法等方法生長藍(lán)寶石晶體時(shí)，其引晶過程要求坩堝中的氧化鋁熔湯液面達(dá)到一定的高度，以便于籽晶能夠順利引導(dǎo)晶頸的生長，從而進(jìn)行后面的放肩和定徑生長。要保證氧化鋁熔湯的液面高度，就必須先保證坩堝裝料時(shí)氧化鋁原料的重量，也就必須保證氧化鋁原料具備較高的密度，盡量接近其3.98g/cm³的理論密度。

目前，對(duì)藍(lán)寶石長晶用高純氧化鋁進(jìn)行致密化預(yù)處理的方法有壓塊燒結(jié)法、焰熔法、預(yù)熔燒結(jié)法等，其中以預(yù)熔燒結(jié)法工藝簡單，成本較低，且該方法不但不會(huì)造成高純氧化鋁的二次污染，還會(huì)在高溫工藝過程中實(shí)現(xiàn)氧化鋁的二次提純，進(jìn)一步增加氧化鋁的純度和減少雜質(zhì)含量。

高純氧化鋁的預(yù)熔燒結(jié)處理工藝中，坩堝是這個(gè)預(yù)處理工序中一件非常重要的設(shè)備，直接關(guān)系到預(yù)熔燒結(jié)工藝的成敗及燒結(jié)產(chǎn)品的純度。傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱坩堝為金屬的實(shí)體，感應(yīng)加熱過程中利用電磁感應(yīng)原理先加熱坩堝，然后坩堝再通過熱傳導(dǎo)的方式來加熱坩堝中的物質(zhì)，傳熱效率低，加熱速度慢，能耗大，坩堝自損耗大，還可能造成被加熱物質(zhì)的二次污染。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種低成本、易裝拆、易脫鍋、自損耗小、二次污染極小甚至沒有二次污染、位置可以自動(dòng)調(diào)整和精確控制的新型高純氧化鋁預(yù)處理坩堝。

本實(shí)用新型包括坩堝本體和配套輔助部件。

坩堝本體由固定絕緣圈（2）、坩堝壁（3）、底座圓盤（4）、支撐螺栓（5）和底座（6）組成。將內(nèi)徑6-20mm、外徑8-24mm和長度400-800mm的紫銅管從中心對(duì)折，使銅管管壁間距為0.5-3mm，然后通過耐高溫的絕緣圈（厚為10-30?mm，內(nèi)徑和外徑根據(jù)坩堝直徑而定）將若干對(duì)折的紫銅管串接和固定起來，組成坩堝本體的坩堝壁。根據(jù)需要，通過采用不同的銅管數(shù)量進(jìn)行組合來實(shí)現(xiàn)坩堝直徑的變化。對(duì)折銅管的底部兩個(gè)口穿過坩堝底部圓盤后分別與進(jìn)水和出水相連，實(shí)現(xiàn)坩堝工作過程中的連續(xù)水冷，從而減少坩堝工作中的自損耗和對(duì)被加熱物質(zhì)的污染，同時(shí)延長坩堝使用壽命。為實(shí)現(xiàn)組成坩堝壁的銅管更加固定，在坩堝下端設(shè)有底座圓盤。底座圓盤采用耐高溫的絕緣材料制成，其厚度為30-60mm，外徑比感應(yīng)線圈內(nèi)徑小10-30mm。底座圓盤上開有與銅管外徑同等大小的若干圓孔，用于固定銅管下端，數(shù)量為組成坩堝壁的銅管的數(shù)量的2倍。底部圓盤的中間開有內(nèi)徑為10-20mm的圓孔，用于氧化鋁預(yù)熔燒結(jié)棒出鍋時(shí)下頂桿的通過。另外，在底座圓盤的上面，坩堝里面的下部，有一個(gè)圓形的銅板，銅板的下面焊接有圓盤形環(huán)繞的銅管，銅管兩端連接進(jìn)水和出水，以冷卻底部銅板和保護(hù)坩堝底。在坩堝底部下面有絕緣底座，用于將坩堝和底部金屬支撐件分開，厚度為30-50?mm，長寬尺寸根據(jù)坩堝尺寸而定。絕緣底座的中開有頂桿通過的圓孔，直徑為10-20mm。坩堝和底座之間采用黃銅制成的六角支撐螺栓連接，用于支撐坩堝和冷卻水管的重量，其長度為100-300mm。

坩堝輔助部件包括固定絕緣圈定位支架（1）、底部支撐板（7）、提拉機(jī)構(gòu)下部絕緣塊（8）、支撐桿（9）、提拉機(jī)構(gòu)下部絕緣塊（10）和提拉板（11）。固定絕緣圈定位支架用于定位坩堝上部的固定絕緣圈，采用絕緣結(jié)構(gòu)材料制成。底部支撐板采用不銹鋼制成，用于支撐坩堝和冷卻水管的重量，其中間部位開有與坩堝底座相同的圓孔。提拉機(jī)構(gòu)上部和下部絕緣塊也采用絕緣結(jié)構(gòu)材料制成，用于連接提拉桿和絕緣塊。其中，兩塊下部絕緣塊中間各設(shè)有2個(gè)腰子孔，通過調(diào)節(jié)螺栓的調(diào)節(jié)，可以使坩堝置于感應(yīng)線圈的中間位置。支撐桿用于連接上下絕緣塊，采用不銹鋼制成。提拉板采用不銹鋼制成，中間部位開有和絲桿螺紋匹配的螺紋孔，并在孔上方焊接有U型套，實(shí)現(xiàn)坩堝的提升和下降。輔助部件的具體尺寸和坩堝尺寸及相應(yīng)的預(yù)熔燒結(jié)爐尺寸有關(guān)，根據(jù)具體情況進(jìn)行匹配。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的坩堝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式