專利名稱：一種組裝式耐高溫坩堝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種耐高溫坩堝，具體是ー種可重復使用的組裝式耐高溫鑰坩堝。
背景技術：
藍寶石晶體由于具有高強度、高硬度，耐高溫、耐磨擦、化學穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良的綜合物化性能，是GaN基LED外延生長的商業(yè)化襯底材料，占市場95%，是半導體照明技術和產業(yè)的基礎材料。藍寶石晶體的熔點高達2050攝氏度生長極其困難，直徑200mm以上的藍寶石晶體主要有泡生法和熱交換法，熱交換法是目前世界上穩(wěn)定生長最大尺寸和最高光學質量的藍寶石晶體的唯一方法。但是熱交換法中采用的耐高溫鑰坩堝制造成本非常昂貴，加工難度極大，世界上目前只有兩家公司能夠生產出質量可靠的坩堝。目前在熱交換法設備上所使 用的耐高溫鑰坩堝是采用旋壓法制備而成的，該方法是通過旋輪作進給運動，加壓于隨芯模沿同一軸線旋轉的高純度鑰板上，使其產生連續(xù)局部塑性成形，成為所需要的空心回轉件的成形方法，該方法制備的坩堝主要缺陷是破裂、皺折、局部變形、壓痕等。同時，現(xiàn)有鑰坩堝制備技術在制備高度大于500mm以上的大型坩堝時遇到了極大地技術挑戰(zhàn)，直接限制了大尺寸高重量的藍寶石晶體的生產?，F(xiàn)有鑰坩堝的制作方法主要有兩種，粉末冶金熱壓成形和鑰板焊接法。用粉末冶金熱壓成形法制作鑰坩堝，所形成的鑰坩堝壁較厚，整體笨重，不易搬動；制造大型鑰坩堝吋，難以獲得致密度高的坩堝；高度比較高的鑰坩堝容易變形。而采用鑰板焊接制作鑰坩堝，其鍋底采用冷壓技術制作，由于鑰材料屬于硬脆材料，在低溫下延展性不好，所以加工成的鑰坩堝尺寸較小，不能滿足大尺寸藍寶石晶體生長的需要。此外焊接法制造坩堝時容易因為虛焊而產生鍋漏。而現(xiàn)有熱交換法由于鑰坩堝為一次性使用，造成藍寶石晶體生產成本的上升，不利于節(jié)能減排。熱交換法生長藍寶石時，部分凝固的原料會與鑰坩堝粘連在一起，而坩堝所使用的鑰材料有硬脆的特性，無法在不損傷坩堝的情況下將晶錠從坩堝中取出，同時也難以清潔坩堝以便繼續(xù)使用。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了ー種組裝式耐高溫鑰坩堝，能實現(xiàn)大尺寸高重量藍寶石晶體的生產，同時可部分循環(huán)使用，大大降低了藍寶石晶體的生產成本，有利于節(jié)能減排。本發(fā)明的技術路線是
ー種組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述坩堝包含鑰坩堝和鑰套筒，鑰坩堝與鑰套筒之間設有搭接式連接鑰環(huán)。所述連接鑰環(huán)伸入鑰坩堝的鍋內部分向下彎折。所述連接鑰環(huán)的橫截面呈h形。所述連接鑰環(huán)的橫截面呈s形。
所述連接鑰環(huán)的鍋內部分含有一個向下的引流斜面。本發(fā)明組裝式坩堝將一定高度適合的鑰坩堝和連接鑰環(huán)、鑰套桶結合組裝而成，其中的鑰坩堝用于盛放氧化鋁原料和高溫2050°c時融化后的熔體，并確保熔體的液面低于鑰坩堝的深度，可以防止在結晶過程中熔體溢出鑰坩堝而影響正常晶體。鑰環(huán)將上部的鑰套桶與下部的鑰坩堝緊密連接，確保組裝后的組裝式坩堝高度能達到500mm以上，能裝足夠的原料(120Kg)以上，并確保在加熱升溫熔料過程中原料不從鑰環(huán)和鑰坩堝的連接處滲漏出來，鑰環(huán)也需要支撐上部的鑰套桶處于穩(wěn)定垂直的狀態(tài)，因此橫截面為s形或h形的鑰環(huán)較為合適。鑰環(huán)鍋內部分朝下的目的，ー是防止氧化鋁碎料或熔融料進入鑰環(huán)和坩堝的縫隙中，ニ是有利于氧化鋁碎料或熔融料下沉。鑰套桶僅用于盛放氧化鋁原料，當原料在高溫2050°C時融化后由于體積的收縮而 不接觸高溫熔體，在結晶過程中起到后加熱器的作用，因此，鑰套筒與鑰坩堝的高度比例關系可根據(jù)實際需要來確定。本發(fā)明實現(xiàn)了高度大于500mm以上的耐高溫鑰坩堝，實現(xiàn)重量大于120kg的藍寶石晶體的生長，同時直接極大地降低了坩堝生產成本，間接降低了坩堝所使用的高純鑰在冶煉中產生的能耗和碳排放，顯著地節(jié)省了能源。本發(fā)明組裝式坩堝除了應用于藍寶石晶體的生產外還可以用于YAG系列和紅寶石晶體的生廣等。
圖I為本發(fā)明s形鑰環(huán)組裝式坩堝結構示意圖。圖2為本發(fā)明h形鑰環(huán)組裝式坩堝結構示意圖。圖3為本發(fā)明無鑰環(huán)組裝式坩堝結構示意圖。圖4為圖I A區(qū)域結構Si形放大圖。圖5為圖I A區(qū)域結構s2形放大圖。圖6為圖2 B區(qū)域結構hi形放大圖。圖7為圖2 B區(qū)域結構h2形放大圖。圖8為圖3 C區(qū)域無環(huán)結構放大圖。圖9為圖3 C區(qū)域有環(huán)結構放大圖。圖10為T形連接鑰環(huán)結構示意圖。其中，鑰坩堝1，鑰套筒2，連接鑰環(huán)3，連接鑰環(huán)4，間隔環(huán)5，連接鑰環(huán)30，連接鑰環(huán)31，連接鑰環(huán)40，連接鑰環(huán)41，連接鑰環(huán)42，引流斜面301，引流斜面311，引流斜面401，引流斜面411。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明做進ー步的描述。實施例一
如圖I、圖4和圖5所示，組裝式耐高溫坩堝包含鑰坩堝I和鑰套筒2，鑰坩堝I與鑰套筒2之間設有搭接式連接鑰環(huán)3，連接鑰環(huán)3伸入鑰坩堝I的鍋內部分向下彎折，形成ー個引流斜面，防止液體從縫隙中滲漏。
s形連接鑰環(huán)可有多種形式，如圖4所示的Si形，鑰坩堝I與鑰套筒2為斜ロ，對應連接鑰環(huán)30鍋內部分有一引流斜面301 ;如圖5所示s2形，鑰坩堝I與鑰套筒2為平ロ，對應連接鑰環(huán)31鍋內部分有一引流斜面311。實施例ニ
如圖2、圖6和圖7所示，組裝式耐高溫坩堝包含鑰坩堝I和鑰套筒2，鑰坩堝I與鑰套筒2之間設有搭接式連接鑰環(huán)4，連接鑰環(huán)4伸入鑰坩堝I的鍋內部分向下彎折，形成ー個引流斜面，防止液體從縫隙中滲漏。s形連接鑰環(huán)可有多種形式，如圖6所示的hi形，鑰坩堝I與鑰套筒2為斜ロ，對應連接鑰環(huán)40鍋內部分有一引流斜面401 ;如圖5所示h2形，鑰坩堝I與鑰套筒2為平ロ，對應連接鑰環(huán)41鍋內部分有一引流斜面411。實施例三
如圖3、圖8和圖9所示，組裝式耐高溫坩堝包含鑰坩堝I和鑰套筒2，鑰坩堝I與鑰套筒2都為斜ロ設計，其中，鑰坩堝I的外沿為向鍋內傾斜的斜面，相應的鑰套筒2與鑰坩堝I配合的外沿為向鍋外傾斜的斜面。鑰坩堝I與鑰套筒2通過該斜面結構契合(如圖8所示)；或在兩者之間增設ー斜度一致的間隔環(huán)5 (如圖9所示)，起到防止鑰坩堝I與鑰套筒2粘連的技術效果。實施例四
如圖2和圖10所示，組裝式耐高溫坩堝包含鑰坩堝I和鑰套筒2，鑰坩堝I與鑰套筒2之間設有搭接式的T形連接鑰環(huán)42，、連接鑰環(huán)42的一端與鑰坩堝I及鑰套筒2的內壁平齊，防止液體從縫隙中滲漏。T形連接鑰環(huán)可有多種形式，可以為平ロ或斜ロ。本發(fā)明不僅僅局限于上述實施例，凡是組裝式的耐高溫鑰坩堝皆應認為落入本發(fā) 明的保護范圍。
權利要求
1.ー種組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述坩堝包含鑰坩堝和鑰套筒，鑰坩堝與鑰套筒之間設有搭接式連接鑰環(huán)。
2.根據(jù)權利要求I所述的組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述連接鑰環(huán)伸入鑰坩堝的鍋內部分向下彎折。
3.根據(jù)權利要求I所述的組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述連接鑰環(huán)的橫截面呈h形。
4.根據(jù)權利要求I所述的組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述連接鑰環(huán)的橫截面呈s形。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的組裝式耐高溫坩堝，其特征在于所述連接鑰環(huán)的鍋內部 分含有一個向下的引流斜面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐高溫坩堝，具體是一種可重復使用的組裝式耐高溫鉬坩堝。所述坩堝包含鉬坩堝和鉬套筒，鉬坩堝與鉬套筒之間設有搭接式連接鉬環(huán)。能實現(xiàn)大尺寸高重量藍寶石晶體的生產，同時可部分循環(huán)使用，大大降低了藍寶石晶體的生產成本，有利于節(jié)能減排。
文檔編號C30B35/00GK102719898SQ201210047139
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權日2012年2月28日
發(fā)明者吳云才, 周國清, 虞希高 申請人:浙江上城科技有限公司