CN102719898A - 一种组装式耐高温坩埚 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐高温坩埚，具体是一种可重复使用的组装式耐高温钼坩埚。所述坩埚包含钼坩埚和钼套筒，钼坩埚与钼套筒之间设有搭接式连接钼环。能实现大尺寸高重量蓝宝石晶体的生产，同时可部分循环使用，大大降低了蓝宝石晶体的生产成本，有利于节能减排。

Description

一种组装式耐高温坩埚
技术领域
本发明涉及一种耐高温坩埚，具体是一种可重复使用的组装式耐高温钼坩埚。
背景技术
蓝宝石晶体由于具有高强度、高硬度，耐高温、耐磨擦、化学稳定性好等一系列优良的综合物化性能，是GaN基LED外延生长的商业化衬底材料，占市场95%，是半导体照明技术和产业的基础材料。
蓝宝石晶体的熔点高达2050摄氏度生长极其困难，直径200mm以上的蓝宝石晶体主要有泡生法和热交换法，热交换法是目前世界上稳定生长最大尺寸和最高光学质量的蓝宝石晶体的唯一方法。但是热交换法中采用的耐高温钼坩埚制造成本非常昂贵，加工难度极大，世界上目前只有两家公司能够生产出质量可靠的坩埚。目前在热交换法设备上所使用的耐高温钼坩埚是采用旋压法制备而成的，该方法是通过旋轮作进给运动，加压于随芯模沿同一轴线旋转的高纯度钼板上，使其产生连续局部塑性成形，成为所需要的空心回转件的成形方法，该方法制备的坩埚主要缺陷是：破裂、皱折、局部变形、压痕等。同时，现有钼坩埚制备技术在制备高度大于500mm以上的大型坩埚时遇到了极大地技术挑战，直接限制了大尺寸高重量的蓝宝石晶体的生产。现有钼坩埚的制作方法主要有两种，粉末冶金热压成形和钼板焊接法。用粉末冶金热压成形法制作钼坩埚，所形成的钼坩埚壁较厚，整体笨重，不易搬动；制造大型钼坩埚时，难以获得致密度高的坩埚；高度比较高的钼坩埚容易变形。而采用钼板焊接制作钼坩埚，其锅底采用冷压技术制作，由于钼材料属于硬脆材料，在低温下延展性不好，所以加工成的钼坩埚尺寸较小，不能满足大尺寸蓝宝石晶体生长的需要。此外焊接法制造坩埚时容易因为虚焊而产生锅漏。
而现有热交换法由于钼坩埚为一次性使用，造成蓝宝石晶体生产成本的上升，不利于节能减排。热交换法生长蓝宝石时，部分凝固的原料会与钼坩埚粘连在一起，而坩埚所使用的钼材料有硬脆的特性，无法在不损伤坩埚的情况下将晶锭从坩埚中取出，同时也难以清洁坩埚以便继续使用。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种组装式耐高温钼坩埚，能实现大尺寸高重量蓝宝石晶体的生产，同时可部分循环使用，大大降低了蓝宝石晶体的生产成本，有利于节能减排。
本发明的技术路线是：
一种组装式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钼坩埚和钼套筒，钼坩埚与钼套筒之间设有搭接式连接钼环。
所述连接钼环伸入钼坩埚的锅内部分向下弯折。
所述连接钼环的横截面呈h形。
所述连接钼环的横截面呈s形。
所述连接钼环的锅内部分含有一个向下的引流斜面。
本发明组装式坩埚将一定高度适合的钼坩埚和连接钼环、钼套桶结合组装而成，其中的钼坩埚用于盛放氧化铝原料和高温2050℃时融化后的熔体，并确保熔体的液面低于钼坩埚的深度，可以防止在结晶过程中熔体溢出钼坩埚而影响正常晶体。
钼环将上部的钼套桶与下部的钼坩埚紧密连接，确保组装后的组装式坩埚高度能达到500mm以上，能装足够的原料（120Kg）以上，并确保在加热升温熔料过程中原料不从钼环和钼坩埚的连接处渗漏出来，钼环也需要支撑上部的钼套桶处于稳定垂直的状态，因此横截面为s形或h形的钼环较为合适。钼环锅内部分朝下的目的，一是防止氧化铝碎料或熔融料进入钼环和坩埚的缝隙中，二是有利于氧化铝碎料或熔融料下沉。
钼套桶仅用于盛放氧化铝原料，当原料在高温2050℃时融化后由于体积的收缩而不接触高温熔体，在结晶过程中起到后加热器的作用，因此，钼套筒与钼坩埚的高度比例关系可根据实际需要来确定。
本发明实现了高度大于500mm以上的耐高温钼坩埚，实现重量大于120kg的蓝宝石晶体的生长，同时直接极大地降低了坩埚生产成本，间接降低了坩埚所使用的高纯钼在冶炼中产生的能耗和碳排放，显著地节省了能源。
本发明组装式坩埚除了应用于蓝宝石晶体的生产外还可以用于YAG系列和红宝石晶体的生产等。
附图说明
图1为本发明s形钼环组装式坩埚结构示意图。
图2为本发明h形钼环组装式坩埚结构示意图。
图3为本发明无钼环组装式坩埚结构示意图。
图4为图1 A区域结构s1形放大图。
图5为图1 A区域结构s2形放大图。
图6为图2 B区域结构h1形放大图。
图7为图2 B区域结构h2形放大图。
图8为图3 C区域无环结构放大图。
图9为图3 C区域有环结构放大图。
图10为T形连接钼环结构示意图。
其中，钼坩埚1，钼套筒2，连接钼环3，连接钼环4，间隔环5，连接钼环30，连接钼环31，连接钼环40，连接钼环41，连接钼环42，引流斜面301，引流斜面311，引流斜面401，引流斜面411。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例一
如图1、图4和图5所示，组装式耐高温坩埚包含钼坩埚1和钼套筒2，钼坩埚1与钼套筒2之间设有搭接式连接钼环3，连接钼环3伸入钼坩埚1的锅内部分向下弯折，形成一个引流斜面，防止液体从缝隙中渗漏。
s形连接钼环可有多种形式，如图4所示的s1形，钼坩埚1与钼套筒2为斜口，对应连接钼环30锅内部分有一引流斜面301；如图5所示s2形，钼坩埚1与钼套筒2为平口，对应连接钼环31锅内部分有一引流斜面311。
实施例二
如图2、图6和图7所示，组装式耐高温坩埚包含钼坩埚1和钼套筒2，钼坩埚1与钼套筒2之间设有搭接式连接钼环4，连接钼环4伸入钼坩埚1的锅内部分向下弯折，形成一个引流斜面，防止液体从缝隙中渗漏。
s形连接钼环可有多种形式，如图6所示的h1形，钼坩埚1与钼套筒2为斜口，对应连接钼环40锅内部分有一引流斜面401；如图5所示h2形，钼坩埚1与钼套筒2为平口，对应连接钼环41锅内部分有一引流斜面411。
实施例三
如图3、图8和图9所示，组装式耐高温坩埚包含钼坩埚1和钼套筒2，钼坩埚1与钼套筒2都为斜口设计，其中，钼坩埚1的外沿为向锅内倾斜的斜面，相应的钼套筒2与钼坩埚1配合的外沿为向锅外倾斜的斜面。钼坩埚1与钼套筒2通过该斜面结构契合（如图8所示）；或在两者之间增设一斜度一致的间隔环5（如图9所示），起到防止钼坩埚1与钼套筒2粘连的技术效果。
实施例四
如图2和图10所示，组装式耐高温坩埚包含钼坩埚1和钼套筒2，钼坩埚1与钼套筒2之间设有搭接式的T形连接钼环42，、连接钼环42的一端与钼坩埚1及钼套筒2的内壁平齐，防止液体从缝隙中渗漏。
T形连接钼环可有多种形式，可以为平口或斜口。
本发明不仅仅局限于上述实施例，凡是组装式的耐高温钼坩埚皆应认为落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种组装式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钼坩埚和钼套筒，钼坩埚与钼套筒之间设有搭接式连接钼环。
2.根据权利要求1所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钼环伸入钼坩埚的锅内部分向下弯折。
3.根据权利要求1所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钼环的横截面呈h形。
4.根据权利要求1所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钼环的横截面呈s形。
5.根据权利要求3或4所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钼环的锅内部分含有一个向下的引流斜面。
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