[發明專利]一種可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置

有效

• 申請號: 201310676054.5
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103628130A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李暉云
• 申請（專利權）人: 東莞市精研粉體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/14
• 分類號: C30B15/14;C30B15/08;C30B29/20
• 代理公司: 東莞市眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 劉漢民

技術領域

本發明屬于藍寶石晶體原料制備加工技術領域，尤其涉及一種可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置。

背景技術

冷坩堝法最初是生產合成氧化鋯晶體的方法，目前也常用于合成藍寶石，其裝置一般是采用由銅管排列成方形或圓形的冷坩堝作為容器，容器內放置氧化鋯或氧化鋁，銅管用于通冷卻水，坩堝外環繞感應線圈，感應線圈處于固定位置，而冷坩堝連同水冷底座均可以下降。冷坩堝方法采用感應線圈產生的高頻電磁場進行加熱，感應電磁場通過銅管間的間隙作用于放置于冷坩堝內的原料。但是，這種方法只對導體起作用，而氧化鋯和氧化鋁等固態時電阻率大，不導電，所以很難用高頻電磁場加熱熔融。但是氧化鋯和氧化鋁在熔融狀態下是導電的，在這種情況下，就需要采用“啟熔”技術，即先將金屬片、石墨、金屬絲等在放置坩堝內的原料中，高頻電磁場加熱時，這些金屬片、石墨、金屬絲就會形成一個高溫小熔池，將周圍的氧化鋯和氧化鋁融化、熔融后的氧化鋁和氧化鋯具有導電特性，熔體中會形成感應渦流不斷加熱熔體，使周圍的氧化鋁不斷熔化，直至實現全部熔融，熔體冷卻后即得到結晶。

但是，現有技術中的冷坩堝熔煉裝置均未實現連續拉晶，嚴重影響了單爐的生產效率，而且原料的有效利用率也未能達到最佳化。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足而提供一種可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置，采用該裝置可進行連續拉晶生產，實現了單爐生產效率的最大化，而且可提高原料的有效利用率，降低生產成本。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：一種可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置，包括由若干個分瓣銅水冷管圍成的冷坩堝、環繞于所述冷坩堝外的感應線圈、用于支撐所述冷坩堝的水冷支撐座、可升降的分體式底座、用于控制所述分體式底座升降的升降裝置和控制電源，所述控制電源與所述感應線圈連接，所述分瓣銅水冷管和所述支撐座內均設置有冷卻水通道，該裝置還包括預制晶柱，所述預制晶柱設置于所述冷坩堝和所述分體式底座之間，所述預制晶柱的頂部設置有凹陷區，在所述凹陷區內放置用于啟燃的啟熔金屬絲。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述啟熔金屬絲為純度為99.993～99.999%的金屬鋁絲。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述啟熔金屬絲的直徑為1～3mm，長度為3～6mm。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述金屬絲在所述預制晶柱的凹陷區內呈環形放置，其外緣與冷坩堝內壁等距，所述啟熔金屬絲的單次使用量為150-800克。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述啟燃金屬絲設置于上金屬氧化物層和下金屬氧化物層之間，所述上氧化物層的厚度為25～60mm，所述下氧化物層的厚度為50～100mm。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述凹陷區設置于所述預制晶柱的頂部，并且所述凹陷區的深度為5～15mm，直徑為20-65mm。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述冷坩堝的頂部還設置有加料斗。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述分瓣銅水冷管通過定位銷柱固定于所述水冷支撐座上，所述水冷支撐座與可所述升降的分體式底座為分體的，通過升降裝置可實現分體式底座與上端環形排列的水冷銅管之間在垂直方向上的相對移動。

作為本發明可實現連續拉晶的冷坩堝熔煉裝置的一種改進，所述冷坩堝的靠近頂端位置通過石棉繩將分瓣式水冷銅管圍成的圈箍緊，使水冷銅管內壁整體略呈倒錐形，該設置使連續式拉晶這一過程更為流暢無阻礙。

相對于現有技術，本發明通過在冷坩堝和升降裝置之間設置預制晶柱，該預制晶柱是利用該裝置預先制備出的晶體，其可以作為下一次連續拉晶時原料的底托，即下一次生長晶體時，引燃熔池將在該預制晶柱的頂部凹陷處形成，隨后分體式底座開始以一定的速度連續下降，實現連續拉晶，實現了單爐生產效率的最大化，，進而降低了生產成本。

此外，凹陷區放置的引燃金屬絲燃燒后留下的殘留物可隨同最初熔化的氧化物熔液一起匯流到凹陷區中，隨著分體式底座的下降而移出感應區并冷卻凝固下來，使啟熔時未燃燒完全的金屬絲不會污染上方新加入的氧化物，從而有效減少啟熔材料（即引燃金屬絲）殘留物對晶體質量的影響，提高原料的有效利用率（高達95%以上）。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明及其有益技術效果進行詳細說明。

圖1為本發明的結構示意圖。