[發(fā)明專利]制備紅寶石的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711278549.7
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108149323A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 王晶晨;郭科宏;鐘貴全;陳珊;侯傲;吳道洪
• 申請（專利權）人: 神霧科技集團股份有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B11/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發(fā)明公開了制備紅寶石的方法，包括：(1)配制制備紅寶石的原料，并將所述原料置于陰極和陽極之間，且所述陽極的一部分埋在所述原料的底部；(2)以非轉移弧對所述原料的頂部進行加熱，使所述原料沿所述陰極至所述陽極的方向熔融至形成的熔體與所述陽極接觸；(3)以轉移弧或者聯(lián)合弧對所述熔體進行加熱；(4)停止加熱，使所述熔體冷卻，以便獲得所述紅寶石。采用該方法能夠充分模擬自然火山巖漿現(xiàn)象，并且采用該方法能進一步降低成本，提高制備效率，制備得到的紅寶石與能夠與自然生成的紅寶石相媲美。

技術領域

本發(fā)明屬于材料領域，具體而言，涉及制備紅寶石的方法。

背景技術

剛玉(α-Al₂O₃)因其摻雜了少量的Cr₂O₃而呈紅色，被稱為紅寶石晶體。自從人工合成紅寶石晶體被發(fā)現(xiàn)以來，紅寶石晶體因其輸出在可見范圍、線寬較窄、熒光壽命長、量子效率高、泵浦吸收帶寬、位置優(yōu)越等特點，此外耐高溫、堅硬、壽命長、熱導率好、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)良的物理化學性能在光學、工業(yè)、裝飾、醫(yī)療器械等領域發(fā)揮日益重要的作用。

目前制備紅寶石晶體的主要方法有：焰熔法、助熔劑熔體法、提拉法、水熱法和光學浮區(qū)法。焰熔法和水熱法由于其工藝條件的限制，難以生長出高質量、大尺寸的晶體；提拉法雖然是生長晶體的常見方法，但是Al₂O₃的熔點大約為2000℃，普通的坩堝無法承受如此高的溫度，高溫容易使坩堝融化而影響其質量；光學浮區(qū)法是一種快速生長小尺寸晶體的技術，具有生長速度快、生長溫度寬、無需坩堝等特點，但是其反應時間較長。助熔劑熔體法使用坩堝和助熔劑會對晶體造成污染。

因此，制備紅寶石晶體的方法有待進一步改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出制備紅寶石的方法，該方法能夠充分模擬自然火山巖漿現(xiàn)象，并且采用該方法能進一步降低成本，提高制備效率，制備得到的紅寶石與能夠與自然生成的紅寶石相媲美。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備紅寶石的方法，包括：

(1)配制制備紅寶石的原料，并將所述原料置于陰極和陽極之間，且所述陽極的一部分埋在所述原料的底部；

(2)以非轉移弧對所述原料的頂部進行加熱，使所述原料沿所述陰極至所述陽極的方向熔融至形成的熔體與所述陽極接觸；

(3)以轉移弧或者聯(lián)合弧對所述熔體進行加熱；

(4)停止加熱，使所述熔體冷卻，以便獲得所述紅寶石。

本發(fā)明上述實施例的制備紅寶石的方法，首先利用非轉移弧對位于陰極和陽極之間的制備紅寶石的原料頂部進行加熱，使原料從陰極至陽極的方向開始熔融并形成熔體，當熔體與埋在原料底部的陽極接觸后，再采用轉移弧或聯(lián)合弧繼續(xù)對熔體加熱，加熱充分后停止加熱并冷卻，最終得到紅寶石。由此，本發(fā)明上述實施例的制備紅寶石的方法結合利用了非轉移弧和轉移弧或聯(lián)合弧對原料進行加熱，有效解決了原料不導電無法產生電弧的問題。而且采用本發(fā)明制備紅寶石的方法能夠充分模擬自然火山巖漿現(xiàn)象，并在較低的成本和較短的時間內合成與自然生成的紅寶石品質相當?shù)募t寶石。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備紅寶石的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(2)中，以非轉移弧對所述原料的頂部的中心位置進行加熱。由此可以僅使原料中心的小部分區(qū)域形成熔體，而周圍原料不熔融，進而可以避免高溫熔體接觸容器，達到了一定的隔熱效果。

在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(3)中，以聯(lián)合弧對所述熔體進行加熱。由此，可以對熔體的頂部和底部進行同時加熱，使得原料能夠得到更好的熔融，進而有效提高紅寶石品質。