CN100419133C - 生长高性能管状蓝宝石封底的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法，首先确定封底的管状蓝宝石的规格尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的封底模具，然后，选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料，将高性能管状蓝宝石作为籽晶，使用封底模具，进行封底的生长，晶体生长的温场条件要合理，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内为3-4℃，生长速率8-10mm/h，在管状蓝宝石的底部，生长出圆柱状蓝宝石，使管状蓝宝石的一端被封闭。本封底具有外观规整，表面光滑，晶体完整性好和封底严密的特点，蓝宝石晶体本身又具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、良好的红外透过率等优良性能，带有封底的管状蓝宝石可应用于半导体、化工、航空、航天、国防等行业的高科技领域。
Description
技术领域
本发明是关于宝石的生长方法，特别涉及一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法。
背景技术
带有封底的高性能管状蓝宝石，具有外观规整，表面光滑，透明度较好，晶体完整性好和封底严密的特点，又由于蓝宝石晶体本身所具有的高熔点、高硬度、耐腐蚀、良好的红外透过率等一系列优良性能，此类产品可应用于半导体、化工、航空、航天、国防等多行业的高科技领域。关于直接从熔体中生长宝石的方法是根据美国H.E.LaBelle，Jr.的方法进行的，称为润湿导模法，即EFG法。美国专利3591348公开了生长白宝石的方法，中国专利85103282.6公开了生长杆状红宝石的方法及装置，中国专利90109706.3公开了生长星光宝石的方法。采用上述公开的方法在加工时，工序复杂，难度极大，几乎难以实现。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上技术存在的问题，提供一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法，利用一次成型的导模法技术，直接从熔体中拉制所需内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石的封底，达到工序简单，成品率高，外观规整，表面光滑，晶体完整性好和封底严密的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法，采用一次成型的润湿导模法技术，直接从熔体中拉制所需规格尺寸的管状蓝宝石的封底，其特征是，首先确定管状蓝宝石封底的规格尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的封底模具，然后，选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料，将采用一次成型的润湿导模法技术，生长好的高性能管状蓝宝石作为籽晶，使用封底模具，进行管状蓝宝石封底的生长，晶体生长的温场条件要合理，横向温场要均匀，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内为3-4℃，生长速率8-10mm/h，在管状蓝宝石的底部，生长出一段所需规格尺寸的圆柱状蓝宝石，完成了管状蓝宝石封底的生长，使封底部分的圆柱状蓝宝石与管状蓝宝石成为一个完整的带有封底的管状蓝宝石单晶体。
上述模具选用高质量的锻压铝材，设计加工成为与所需晶体外观形状和尺寸相匹配，带有毛细缝的圆柱状的封底模具。
上述规格尺寸的需要封底的管状蓝宝石的外径φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大长度为250mm，封底部分的圆柱状蓝宝石，其直径与需要封底的管状蓝宝石的外径相同，直径φ4mm-φ30mm，长度为3mm。
本发明的有益效果：在于直接从熔体中拉制出高性能管状蓝宝石封底，保证其表面光滑，外观规整，晶体完整性好和封底严密的特点，并且其利用一次成型的导模法技术，直接从熔体中拉制所需内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石的封底，免除了由于蓝宝石具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等性能，而难于由棒状晶体再经后期机械加工而成的困难及浪费。因此，本方法是生长此类异型蓝宝石封底的理想方法，并且达到工艺简单，加工方便，提高产品成品率和产品质量的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法，采用一次成型的润湿导模法技术，直接从熔体中拉制所需规格尺寸的管状蓝宝石的封底，首先确定需要封底的管状蓝宝石的规格尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的封底模具，然后，选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料，将采用一次成型的润湿导模法技术，已经生长好的高性能管状蓝宝石作为籽晶，使用封底模具，进行管状蓝宝石封底的生长，晶体生长的温场条件要合理，横向温场要均匀，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内为3-4℃，生长速率8-10mm/h，在管状蓝宝石的底部，生长出一段所需规格尺寸的圆柱状蓝宝石，使管状蓝宝石的一端被封闭，完成了管状蓝宝石封底的生长，封底部分的圆柱状蓝宝石与管状蓝宝石成为一个完整的带有封底的管状蓝宝石单晶体
上述模具选用高质量的锻压钼材，设计加工成为与所需晶体外观形状和尺寸相匹配，带有毛细缝的圆柱状的封底模具。
上述规格尺寸的需要封底的管状蓝宝石的外径φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm 3mm，最大长度为250mm，封底部分的圆柱状蓝宝石，其直径与需要封底的管状蓝宝石的外径相同，直径φ4mm-φ30mm，长度为3mm。
下面结合实例对本发明作进一步说明：采用中国专利85103282生长杆状红宝石的装置，采用圆筒状钼感应发热体，钼坩埚和钼模具，根据所需要封底的管状蓝宝石的外观规格，如外径φ30mm，壁厚3mm和长度250mm，确定所需要的封底模具的外观尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的封底模具，模具安装在坩埚中，坩埚中装入适量高纯度焰熔法蓝宝石碎料，将采用一次成型的润湿导模法技术，已经生长好的高性能管状蓝宝石作为籽晶，安装在特制的钼制夹具上，调整坩埚的位置，保证模具顶端和籽晶端部对正，然后将单晶炉工作室进行抽真空，充入纯氩气。上述操作完成后，开始通电，逐渐调节功率进行升温，模具顶部的温度应控制在约2070℃，使坩埚中的蓝宝石碎料熔化，在所需封底的管状蓝宝石相匹配的加热保温装置系统中，建立合理的晶体生长温场条件，达到均匀的横向温度场，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内保证3-4℃，选择生长速率8mm/h，晶体生长过程连续不断地进行，直至在管状蓝宝石的底部，生长出直径φ30mm，长度为3mm的一段所需规格尺寸的圆柱状蓝宝石，使管状蓝宝石的一端被封闭，完成了管状蓝宝石封底的生长，封底部分的圆柱状蓝宝石与管状蓝宝石成为一个完整的带有封底的管状蓝宝石单晶体。将已生长好的管状蓝宝石封底，经过简单的研磨，使封底部分外形和尺寸与管状蓝宝石端口外观规整，表面光滑，就获得了带有封底的高性能管状蓝宝石制品。
按本发明生长的高性能管状蓝宝石封底，具有外观规整，表面光滑，晶体完整性好和封底严密的特点，封底部分的圆柱状蓝宝石与管状蓝宝石成为一个完整的带有封底的高性能管状蓝宝石单晶体，又由于蓝宝石晶体本身所具有的高熔点、高硬度、耐腐蚀、良好的红外透过率等一系列优良性能，带有封底的高性能管状蓝宝石可应用于半导体、化工、航空、航天、国防等多行业的高科技领域。
Claims (3)
1. 一种生长高性能管状蓝宝石封底的方法，采用一次成型的润湿导模法技术，直接从熔体中拉制所需规格尺寸的管状蓝宝石的封底，其特征是，首先确定封底的管状蓝宝石的规格尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的封底模具，然后，选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料，将采用一次成型的润湿导模法技术，生长好的高性能管状蓝宝石作为籽晶，使用封底模具，进行管状蓝宝石封底的生长，晶体生长的温场条件要合理，横向温场要均匀，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内为3-4℃，生长速率8-10mm/h，在管状蓝宝石的底部，生长出一段所确定规格尺寸的圆柱状蓝宝石，使管状蓝宝石的一端被封闭，完成了管状蓝宝石封底的生长，封底部分的圆柱状蓝宝石与管状蓝宝石成为一个完整的带有封底的管状蓝宝石单晶体。
2. 根据权利要求1所述的生长高性能管状蓝宝石封底的方法，其特征是，上述模具选用高质量的锻压钼材，设计加工成为与所需晶体外观形状和尺寸相匹配，带有毛细缝的圆柱状的封底模具。
3. 根据权利要求1所述的生长高性能管状蓝宝石封底的方法，其特征是，上述规格尺寸的需要封底的管状蓝宝石的外径φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大长度为250mm，封底部分的圆柱状蓝宝石，其直径与需要封底的管状蓝宝石的外径相同，直径φ4mm-φ30mm，长度为3mm。
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