CN103710753A

CN103710753A - 用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具

Info

Publication number: CN103710753A
Application number: CN201410006949.2A
Authority: CN
Inventors: 田建邦; 胡光; 田原; 沈太洋
Original assignee: Zhenjiang Hehelanjing Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Zhenjiang Hehelanjing Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-04-09

Abstract

用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具。属晶体生长装置。包括定位座，嵌接于底座通孔中的外钼管及套接于外钼管中的内钼柱，间隙状生长缝，至少3片钼块，外钼管、内钼柱的凸脚，所述凸脚上开设有进料槽，外钼管上口端面、内钼柱的上端面位于竖截面成内接角α的同一凹形球面上，其特征是所述外钼管及套接于外钼管中的内钼柱至少设计有2组；所述内钼柱中心对称地开设有至少2条竖向毛细缝，所述毛细缝靠近内钼柱上端面的上部长度L部分横向与生长缝相通、靠近内钼柱下端面的其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽。经试用显示了结构合理，能质量可靠地同时生长多根10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石，提高了生产效率、减少了单根耗能。

Description

用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具

技术领域：本发明涉及晶体生长装置，特别是一种用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具。

背景技术：蓝宝石具有高硬度，耐高温、耐腐蚀、透过光谱范围宽、透过率高、优良的介电性能。蓝宝石以其优良的性能广泛应用于国防、军事、科研等一系列高技术领域，同时在民用工业上也有很广泛的应用。由于蓝宝石生长温度高达2050℃，导致单晶生长炉功率大、温场变量多、辅助时间长，导致生产成本过高。导模法则具有晶体生长速度快，尺寸可以精确控制，节省材料、时间和能源，从而提高经济效益，是最有发展前景的蓝宝石生长方法之一。

现有技术用导模法生长棒状蓝宝石采用的模具，如图6所示，包括板状定位座01，嵌接于底座通孔中的外钼管02及套接于外钼管中的内钼柱03组成，所述外钼管与内钼柱之间具有间隙状生长缝04，所述生长缝中成中心对称地卡接有控制生长缝宽度用的至少3片钼块05，所述外钼管、内钼柱的下端穿过定位成为凸脚08，所述凸脚上开设有进料槽081，所述外钼管的上口021竖截面呈圆弧形，所述内钼柱的上端面031呈圆弧形，所述竖截面呈圆弧形的外钼管的上口和呈圆弧形的内钼柱的上端位于同一凹形球面06上。

图6所示的现有技术用导模法生长棒状蓝宝石采用的模具在实际使用中存在如下不足和问题：1、一次只能生长出1根棒状蓝宝石，其生长过程中无法同时生长出2根以上棒状蓝宝石晶体，显得生产效率低、单根耗能多、致使生产成本高；2、仅仅从间隙状生长缝中生长棒状蓝宝石时温度场不均匀，只能生长10毫米以下的细棒状蓝宝石。

由此可见，研究并设计一种结构合理，不但能生长出10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石，而且能同时生长多根，提高了生产效率、减少了单根耗能，从而降低了生产成本的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具是必要的。

发明内容：本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种结构合理，不但能生长出10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石，而且能同时生长多根，提高了生产效率、减少了单根耗能，从而降低了生产成本的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：一种用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，包括带有通孔的板状定位座，至少2组嵌接于底座通孔中的外钼管及套接于外钼管中的内钼柱，所述外钼管与内钼柱之间具有间隙状生长缝，所述生长缝中成中心对称地卡接有控制生长缝宽度用的至少3片钼块，所述外钼管、内钼柱的下端穿过定位座通孔成为凸脚，所述凸脚上开设有进料槽，所述外钼管上口端面、内钼柱的上端面竖截面均呈圆弧形，位于竖截面成内接角α的同一凹形球面上，其特征是所述内钼柱中心对称地开设有至少2条竖向毛细缝，所述毛细缝靠近内钼柱上端面的上部长度L部分横向与生长缝相通、靠近内钼柱下端面的其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽。

所述生长缝下端进料口连通于进料槽。所述竖截面呈圆弧形的外钼管的上口的直径等于多根粗棒状蓝宝石的每根棒状蓝宝石的外径。

所述凹形球面竖截面内接角α根据所需生长的多根粗棒状蓝宝石的外径大小在120-150°选定。所述竖向毛细缝横向与生长缝相通部分的长度L根据所需生长的多根粗棒状蓝宝石的直径大小在占内钼柱高度的50-70％内选定。所述毛细缝嵌入内钼柱下端连通于进料槽的部分宽度D根据所需生长的多根粗棒状蓝宝石的直径大小在占内钼柱直径的60-75％选定。上述设计的技术效果在于：生长缝出料口的两侧为外钼管竖截面呈圆弧形的上口和内钼柱靠近上端面的上半部纵向开设有至少4条竖向毛细缝的设计，双重保证了的温度度场均匀，使生长出的多根粗棒状蓝宝石不会出现生长纹；而所述竖截面呈圆弧形的外钼管上口、竖截面呈圆弧形的内钼柱上端面位于竖截面成120-150内接角α的凹形球面上，进一步均衡了生长缝出料口中心的温度场，确保了生长成质量可靠的10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石。

本发明实施得到的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，经试用，与现有技术相比显示了如下有益效果：

1、结构合理，能质量可靠地生长出10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石。与现有技术仅仅从间隙状生长缝中生长棒状蓝宝石时温度场不均匀，只能生长10毫米以下的细棒状蓝宝石不同；本发明技术方案中生长缝出料口的两侧为外钼管竖截面呈圆弧形的上口和内钼柱靠近上端面的上半部纵向开设有至少4条竖向毛细缝的设计，双重保证了的温度度场均匀，使生长出的多根粗棒状蓝宝石不会出现生长纹；而所述竖截面呈圆弧形的外钼管上口、竖截面呈圆弧形的内钼柱上端面位于竖截面成120-150内接角α的凹形球面上，进一步均衡了生长缝出料口中心的温度场，确保了生长成质量可靠的10毫米以上直径的粗棒状蓝宝石。

2、能同时生长多根棒状蓝宝石，提高了生产效率、减少了单根耗能，从而降低了生产成本。如前所述，现有技术采用的模具在用导模法生产棒状蓝宝石时，一次只能生长出1根棒状蓝宝石；而本发明技术方案中至少2组嵌接于底座通孔中的外钼管及套接于外钼管中的内钼柱组成，如2组就能同时生长2根，3组就能同时生长3根，4组就能同时生长4根棒状蓝宝石，在炉内熔料总量允许的条件下，耗费同样的电能和生长时间，能同时生长出2根、3根、甚至4根棒状蓝宝石，这就必然使生产效率成倍提高，单根耗能仅为现有技术的1／2、4／3、1／4，从而大幅度降低了生产成本。

附图说明：图1为符合本发明主题的结构示意图；图2为图1中本发明沿A-A剖面显示的结构示意图；图3为图1中本发明沿B-B剖面显示的结构示意图；图4为同时生长3根粗棒状蓝宝石的模具结构示意图；图5为同时生长4根粗棒状蓝宝石的模具结构示意图；图6为现有技术生长棒状蓝宝石的模具示意图。

具体实施方式：下面结合具体实施例，将本发明的实施细节说明如下：

如图1-5所示，一种用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，包括带有通孔的板状定位座1，至少2组嵌接于底座通孔中的外钼管2及套接于外钼管中的内钼柱3，所述外钼管与内钼柱之间具有间隙状生长缝4，所述生长缝中成中心对称地卡接有控制生长缝宽度用的至少3片钼块5，所述外钼管、内钼柱的下端穿过定位座通孔成为凸脚8，所述凸脚上开设有进料槽81，所述外钼管上口端面21、内钼柱的上端面31竖截面呈圆弧形，位于竖截面成内接角α的同一凹形球面6上，其特征是所述内钼柱中心对称地开设有至少2条竖向毛细缝7，所述毛细缝靠近内钼柱上端面的上部长度L部分横向与生长缝相通、靠近内钼柱下端面的其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽。

如图1所示，所述生长缝4下端进料口连通于进料槽81。如图1所示，所述竖截面呈圆弧形的外钼管的上口21的直径等于多根粗棒状蓝宝石的每根棒状蓝宝石的外径。如图1所示，所述凹形球面6的竖截面内接角α根据所需生长的多根粗柱状蓝宝石外径大小在120-150°内选定。如图1所示，所述竖向毛细缝7横向与生长缝相通部分的长度L根据所需生长的多根粗棒状蓝宝石的直径大小在占内钼柱3高度的50-70％内选定。

如图1、2所示，所述毛细缝7嵌入内钼柱下端连通于进料槽的部分宽度D根据所需生长的多根粗柱状蓝宝石的直径大小在占内钼柱直径的60-75％内选定。

实施例1同时生长2根直径20毫米棒状蓝宝石用模具

如图1、2、3所示，板状定位座1为开设有2个20毫米通孔、厚20毫米的矩形钼板，分别嵌接于定位座2个圆孔中外径20毫米、厚4毫米的外钼管2，套接于外钼管中外径11毫米的内钼柱3内，外钼管与内钼柱之间宽0.5毫米的间隙状生长缝4，生长缝中相互间成120°圆周角卡接有3片厚度0.5毫米的铝块5，外钼管的上口端面、内钼柱的上端面位于竖截面成150°内接角α的同一凹形球面6上，内钼柱靠近上端面的上半部纵向开设有3条长度占内钼柱3高度70％的竖向毛细缝7，毛细缝7其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽的宽度D占内钼柱直径的75％。

实施例2同时生长3根直径16毫米棒状蓝宝石用模具

如图1、4所示，板状定位座1为开设有3个16毫米通孔、厚20毫米的三角形铝板，分别嵌接于定位座3个圆孔中外径16毫米、厚3毫米的外钼管2，套接于外钼管中外径9.2毫米的内钼柱3内，外钼管与内钼柱之间宽0.4毫米的间隙状生长缝4，生长缝中相互间成120°圆周角卡接有3片厚度0.4毫米的钼块5，外钼管的上口端面21、内钼柱的上端面31直径分别为16毫米、9.2毫米，内钼柱上端面、外钼管的上口端面位于竖截面成140°内接角α的同一凹形球面6上，内钼柱靠近上端面的上半部纵向开设有2条长度占内钼柱3高度60％竖向毛细缝7，毛细缝7其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽的宽度D占内钼柱直径的65％。

实施例3同时生长4根直径12毫米棒状蓝宝石用模具

如图1、5所示，板状定位座1为开设有4个12毫米通孔、厚20毫米的三角形钼板，分别嵌接于定位座4个圆孔中外径12毫米、厚2.5毫米的外钼管2，套接于外钼管中外径6.4毫米的内钼柱3内，外钼管与内钼柱之间宽0.3毫米的间隙状生长缝4，生长缝中相互间成120°圆周角卡接有3片厚度0.3毫米的钼块5，外钼管的上口端面21、内钼柱上端面31直径分别为12毫米、6.4毫米，内钼柱上端面、外钼管的上口端面位于竖截面成120°内接角α的同一凹形球面6上，内钼柱靠近上端面的上半部纵向开设有2条长度占内钼柱3高度50％的竖向毛细缝7，毛细缝7其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽的宽度D占内钼柱直径的60％。

Claims

1.一种用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，包括带有通孔的板状定位座(1)，嵌接于底座通孔中的外钼管(2)及套接于外钼管中的内钼柱(3)，所述外钼管与内钼柱之间具有间隙状生长缝(4)，所述生长缝中成中心对称地卡接有控制生长缝宽度用的至少3片钼块(5)，所述外钼管、内钼柱的下端穿过定位座通孔成为凸脚(8)，所述凸脚上开设有进料槽(81)，所述外钼管上口端面(21)、内钼柱的上端面(31)竖截面均呈圆弧形，且位于竖截面成内接角α的同一凹形球面(6)上，其特征是所述外钼管及套接于外钼管中的内钼柱至少设计有2组；所述内钼柱中心对称地开设有至少2条竖向毛细缝(7)，所述毛细缝靠近内钼柱上端面的上部长度L部分横向与生长缝相通、靠近内钼柱下端面的其余部分嵌入内钼柱且下端连通于进料槽。

2.根据权利要求1所述的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，其特征是所述生长缝(4)下端进料口连通于进料槽(81)。

3.根据权利要求1所述的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，其特征是所述竖截面呈圆弧形的外钼管的上口(21)的直径等于多根粗柱状蓝宝石的每根柱状蓝宝石的外径。

4.根据权利要求1所述的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，其特征是所述凹形球面(6)的竖截面内接角α根据所需生长的多根粗柱状蓝宝石外径大小在120-150°内选定。

5.根据权利要求1所述的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，其特征是所述竖向毛细缝(7)横向与生长缝相通部分的长度L根据所需生长的多根粗柱状蓝宝石的直径大小在占内钼柱(3)高度的50-70％内选定。

6.根据权利要求1所述的用于导模法同时生长多根粗棒状蓝宝石的模具，其特征是所述毛细缝(7)嵌入内钼柱且下端连通于进料槽的部分宽度D根据所需生长的多根粗柱状蓝宝石的直径大小在占内钼柱直径的60-75％内选定。