CN105890345B - 一种真空炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空炉，包括固定在操作箱的侧壁上的第一真空腔室、固定在操作箱的侧壁上的第二真空腔室、用于盖设第二真空腔室的腔盖。第二真空腔室容置于所述第一真空腔室内部；在第二真空腔室的内部设置有载物台，所述载物台上放置工件；而在所述第二真空腔室的外壁覆盖有密闭的加热腔室，在所述加热腔室内部设置有加热组件，所述加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室进行加热，此结构可将加热组件和工件区分，进而避免加热组件对工件的污染，提高工件的质量。

Description

一种真空炉

技术领域

本申请涉及一种真空设备，尤其涉及一种真空炉。

背景技术

随着科学技术的不断发展，真空技术也得到了飞速的发展，真空设备的种类也越来越多，人们也享受到了真空技术带来的各种便利。

在目前的真空炉中，一般设置了一个真空腔室，真空腔室内部放置有工件，现有的技术是直接使用加热组件对真空腔室里面的工件进行加热，如此加热组件会污染工件，降低工件的质量。

发明内容

本发明了提供了一种真空炉，以解决现有的真空炉在加热过程中，加热组件会污染工件的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空炉，包括：

第一真空腔室，固定在操作箱的侧壁上；

第二真空腔室，容置于所述第一真空腔室内部且固定在所述操作箱的侧壁上；所述操作箱的侧壁上设置有一开口，使得所述第二真空腔室和所述操作箱内部相通；所述第二真空腔室的内部设置有载物台，所述载物台上放置工件；所述第二真空腔室的外壁覆盖有密闭的加热腔室，所述加热腔室和所述第一真空腔室之间具有间隙，在所述加热腔室内部设置有加热组件，所述加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室进行加热；

腔盖，设置在所述操作箱的开口处，用于盖设所述第二真空腔室。

优选的，所述第一真空腔室的壁结构为夹层结构，所述夹层结构的内部灌注冷却液。

优选的，所述第一真空腔室包括充气口和排气口；

所述第一真空腔室的充气口用于充入混合气体；

所述第一真空腔室的排气口用于排出所述混合气体；

在所述第一真空腔室的充气口和所述第一真空腔室的排气口的联合作用下，使所述第一真空腔室的压强和所述第二真空腔室的压强相平衡。

优选的，所述真空炉还包括：冷却装置；

所述冷却装置用于冷却氩气和/或氮气，并将冷却后的氩气和/或冷却后的氮气通过第一管道通入所述第二真空腔室的内部。

优选的，所述第一管道在所述第二真空腔室内部的第一管道形状对应所述工件的形状，且所述第一管道上开设有多个排气孔，用于对着所述工件吹出冷却后的氩气和/或冷却后的氮气，以便均匀冷却所述工件。

优选的，所述第一管道上还设置有第一控制阀门，用以控制所述冷却后的氩气和/或冷却后的氮气的流量。

优选的，所述真空炉还包括：

排气装置，通过第二管道连接所述第二真空腔室的排气口，用于排出所述第二真空腔室中的冷却后的氩气和/或冷却后的氮气；

所述第二管道上还设置有第二控制阀门。

优选的，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量范围是：50sccm/min～500sccm/min。

优选的，所述第二真空腔室的温度控制需要满足以下条件：

所述第二真空腔室的降温范围在1000℃～500℃时，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为50sccm/min；

所述第二真空腔室的降温范围在500℃～200℃，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为300sccm/min；

所述第二真空腔室的降温范围在200℃～25℃；时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为500sccm/min。

优选的，所述加热器组件包括：钼、钨。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明公开了一种真空炉，包括固定在操作箱的侧壁上的第一真空腔室、固定在操作箱的侧壁上的第二真空腔室、用于盖设第二真空腔室的腔盖。第二真空腔室容置于所述第一真空腔室内部；在第二真空腔室的内部设置有载物台，所述载物台上放置工件；而在所述第二真空腔室的外壁覆盖有密闭的加热腔室，在所述加热腔室内部设置有加热组件，所述加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室进行加热，此结构可将加热组件和工件区分，进而避免加热组件对工件的污染，提高工件的质量。

进一步的，本发明将加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，可对所述第二真空腔室进行均匀加热。

进一步的，在对第二真空腔室进行冷却时，使用冷却过后的氩气和/或冷却过厚的氮气通入第二真空腔室内部进行冷却，并且将冷却的条件进行控制，进而能够保证工件的均匀、快速冷却，将工件冷却至室温只需要1～2个小时即可。

进一步的，本发明将第二真空腔室内部的第一管道的形状设计成工件的形状，并且在第一管道上设置有多个排气口，能够均匀的对着工件吹气冷却。

附图说明

图1为本发明实施例中真空炉的结构示意图。

附图标记说明：第一真空腔室1、第二真空腔室2、加热组件3、腔盖4、操作箱5、载物台6、第一管道7、第一控制阀门8、第一调节阀门9、第二调节阀门10、第一真空腔室1的抽真空装置11、第二真空腔室2的抽真空装置12、冷却装置13、软管14、第二管道15、第二控制阀门16、排气装置17、气体瓶18。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

在本发明实施例中，提供了一种真空炉。本发明的真空炉主要的用途是：在高真空状态下，快速加热工件，进行真空除气、真空退火等工序，处理完成后，快速降温到常温，并在真空手套箱中装取工件。

下面请参看图1，具体介绍真空炉的结构。

真空炉的结构形式采用双真空结构，真空炉具体包括：第一真空腔室1，第二真空腔室2。

第一真空腔室1，固定在操作箱5的侧壁上。操作箱5可以是任何需要连接真空炉的设备箱，在本发明实施例中，操作箱5以手套箱为例。

第二真空腔室2，容置于所述第一真空腔室1内部且固定在所述操作箱5的侧壁上，使得所述第一真空腔室1和所述第二真空腔室2之间为第一密闭空间。对第一真空腔室1进行抽真空就是对第一密闭空间进行抽真空。另外，所述操作箱5的侧壁上设置有一开口，使得所述第二真空腔室2和所述操作箱5内部相通。如果操作箱5是手套箱，那么在手套箱中，具有开口的侧壁相对的侧壁上设置有操作手套，操作工则可以套上操作手套，在第二真空腔室2中进行操作。

腔盖4，设置在所述操作箱5的开口处，用于盖设在所述第二真空腔室2，使所述第二真空腔室2成为第二密闭空间。对第二真空腔室2抽真空就是对第二密闭空间抽真空。

具体来说，第一真空腔室1通过一固定板固定在操作箱5的侧壁上，而第二真空腔室2也通过该固定板固定在操作箱5的侧壁上。由此，固定板、第一真空腔室1、第二真空腔室2三者之间便形成一密闭空间。对第一真空腔室1进行抽真空处理，即表示对第一密闭空间进行抽真空处理。

下面具体介绍本发明中的两个真空腔室。

首先介绍第一真空腔室1。

所述第一真空腔室1的壁结构为中空壁结构，所述中空壁结构内部灌注冷却液(例如冷水等等)。换言之，第一真空腔室1可看做是夹层结构，夹层中灌注冷却液。

另外，所述第一真空腔室1的腔壁上设置有充气口和排气口。第一真空腔室1的充气口用于充入气体，第一真空腔室1的充气口和充气管道连接，充气管道上设置有控制流量的第一调节阀门9。而第一真空腔室1的排气口用于排出所述气体，排气口和排气管道连接，排气管道上也设置有控制流量的第二调节阀门10。在第一真空腔室1的充气口和第一真空腔室1的排气口的联合作用下，使所述第一真空腔室1的压强和所述第二真空腔室2的压强相平衡。而第一真空腔室1充入的气体是氩气和/或氮气。另外，由于加热组件3的影响，第一真空腔室1也会在低真空状态下快速升温，充氩气和/或氮气快速降温。第一真空腔的工作真空度2～25Pa。

另外，所述第一真空腔室1还设置有真空抽气口，第一真空腔室1的真空抽气口和第一真空腔室1的抽真空装置11连接，用于对所述第一真空腔室1抽真空处理。第一真空腔室1的抽真空装置11属于低真空装置，包括：直联泵、罗茨泵、真空规管、管道等等。在实际应用中第一真空腔室1的抽真空装置11可根据实际情况选用合适的部件，在此本发明不做限制和赘述。

由于在现有的真空炉中加热工件时，加热组件3会对工件造成污染，因此，本发明为了防止加热炉对加热工件造成污染，设置了第二真空腔室2。

本发明的工件放置在第二真空腔室2中，本发明的加热方式为第二真空腔室2外加热方式，冷却方式为内冷却方式。工件在高真空状态下快速升温，充入冷却后的氩气和/或冷却后的氮气快速降温。第二真空腔室2的极限真空度高于3x10^-4Pa，工作真空度1x10^-3Pa。

第二真空腔室2可为任意中空形状，例如圆柱体型，第二真空腔室2的内腔尺寸(直径150，高度370)。因此，工件的直径可为100mm以内。

所述第二真空腔室2的内部设置有载物台6，所述载物台6上放置工件；所述第二真空腔室2的外壁覆盖有密闭的加热腔室。由于加热腔室设置在所述第二真空腔室2的外壁上，因此，第一密闭空间的空间尺寸就缩小了，此时加热腔室、第一真空腔室1、固定板之间形成第一密闭空间，即第一密闭空间是所述加热腔室和所述第一真空腔室之间具有的间隙。

优选的，密闭的加热腔室的工作真空度2～25Pa。

在所述加热腔室内部设置有加热组件3，所述加热组件3沿所述第二真空腔室2的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室2进行加热。如此设计，即：将加热组件3阻隔在第二真空腔室2外壁，将工件置于第二真空腔室2内部，可阻隔加热组件3对于工件的污染。

对于加热组件3的数目，本发明不做限制，只要依次排列在第二真空腔室2的外壁，保证对第二真空腔室2进行均匀加热即可。而对于加热组件3的材料，可优选钼、钨等材料。另外，为了保证第二真空腔室2能够尽快传热，第二真空腔室2的腔壁的材料优选不锈钢板。为了保证第二真空腔室2的保温，第二真空腔室2的腔壁可设计成夹层结构。

在加热组件3加热之后，第二真空腔室2的加热温度≤1000℃。另外，第二真空腔室2的温度均匀性±10℃，控温精度±1℃。

另外，为了使第二真空腔室2尽快冷却，所述真空炉还包括：冷却装置13。

所述冷却装置13用于冷却从气体瓶18出来的氩气和/或氮气，并将冷却后的氩气和/或冷却后的氮气通过第一管道7通入所述第二真空腔室2的内部。冷却后的氩气和/或氮气的温度范围是-120℃～-140℃。

另外，所述第一管道7在所述第二真空腔室2内部的第一管道7形状对应所述工件的形状。例如工件设置成环形，那么第一管道7的形状便设置为对应的环形。若工件设置成三角形，那么第一管道7的形状便为对应的三角形。

另外，所述第一管道7上开设有多个排气孔，用于对着所述工件吹出冷却后的氩气和/或冷却后的氮气，以便均匀冷却所述工件。

在冷却该工件时，由于工件的降温速度和冷却后的氩气和/或冷却后的氮气的流量相关。因此，本发明将冷却后的氩气和/或冷却后的氮气的流量范围控制在50sccm/min～500sccm/min(本发明的范围都包含端点值)。

另外，为了保证工件的快速、均匀冷却，且防止工件冷却时炸裂影响设备，本发明还对第二真空腔室2的温度范围的降温条件进行了控制，具体参看下面的范围：

所述第二真空腔室2的降温范围在1000℃～500℃时，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为50sccm/min。

所述第二真空腔室2的降温范围在500℃～200℃，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为300sccm/min。

所述第二真空腔室2的降温范围在200℃～25℃；时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为500sccm/min。

为了控制流量，所述第一管道7上还设置有第一控制阀门8，用以控制所述冷却后的氩气和/或冷却后的氮气通的流量。当然，为了便于调节，第一控制阀门8设置在第二真空腔室2外部的第一管道7上。

优选的，所述冷却装置13和所述第一管道7之间连接软管14。

优选的，所述真空炉还包括：排气装置17，通过第二管道15连接所述第二真空腔室2的排气口，用于排出所述第二真空腔室2中的冷却后的氩气和/或冷却后的氮气。第二真空腔室2的排气口的流量和第一管道7的流量对应。当然，第二管道也设置有控制流量的第二控制阀门16。

另外，第二真空腔室2的抽真空装置12也可以利用第二真空腔室2的排气口进行抽真空处理，第二真空腔室2的抽真空装置12包括：干泵、分子泵、真空阀、高低真空规管、管道等等，在实际应用中第二真空腔室2的抽真空装置12可根据实际情况选用合适的部件，在此本发明不做限制和赘述。

以上涉及的阀门可选用气动控制阀。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明公开了一种真空炉，包括固定在操作箱的侧壁上的第一真空腔室、固定在操作箱的侧壁上的第二真空腔室、用于盖设第二真空腔室的腔盖。第二真空腔室容置于所述第一真空腔室内部；在第二真空腔室的内部设置有载物台，所述载物台上放置工件；而在所述第二真空腔室的外壁覆盖有密闭的加热腔室，在所述加热腔室内部设置有加热组件，所述加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室进行加热，此结构可将加热组件和工件区分，进而避免加热组件对工件的污染，提高工件的质量。

进一步的，本发明将加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，可对所述第二真空腔室进行均匀加热。

进一步的，在对第二真空腔室进行冷却时，使用冷却过后的氩气和/或冷却过厚的氮气通入第二真空腔室内部进行冷却，并且将冷却的条件进行控制，进而能够保证工件的均匀、快速冷却，将工件冷却至室温只需要1～2个小时即可。

进一步的，本发明将第二真空腔室内部的第一管道的形状设计成工件的形状，并且在第一管道上设置有多个排气口，能够均匀的对着工件吹气冷却。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种真空炉，其特征在于，包括：

第一真空腔室，固定在操作箱的侧壁上；所述第一真空腔室包括充气口和排气口；所述第一真空腔室的充气口用于充入气体；所述第一真空腔室的排气口用于排出所述气体；所述第一真空腔室充入的气体是氩气和/或氮气进而快速降温；

第二真空腔室，容置于所述第一真空腔室内部且固定在所述操作箱的侧壁上；所述操作箱的侧壁上设置有一开口，使得所述第二真空腔室和所述操作箱内部相通；所述第二真空腔室的内部设置有载物台，所述载物台上放置工件；所述第二真空腔室的外壁覆盖有密闭的加热腔室，所述加热腔室和所述第一真空腔室之间具有间隙，在所述加热腔室内部设置有加热组件，所述加热组件沿所述第二真空腔室的外壁依次排列，用于对所述第二真空腔室进行加热；

腔盖，设置在所述操作箱的开口处，用于盖设所述第二真空腔室。

2.如权利要求1所述的真空炉，其特征在于，所述第一真空腔室的壁结构为夹层结构，所述夹层结构的内部灌注冷却液。

3.如权利要求1所述的真空炉，其特征在于，

在所述第一真空腔室的充气口和所述第一真空腔室的排气口的联合作用下，使所述第一真空腔室的压强和所述第二真空腔室的压强相平衡。

4.如权利要求1所述的真空炉，其特征在于，所述真空炉还包括：冷却装置；

所述冷却装置用于冷却氩气和/或氮气，并将冷却后的氩气和/或冷却后的氮气通过第一管道通入所述第二真空腔室的内部。

5.如权利要求4所述的真空炉，其特征在于，所述第一管道在所述第二真空腔室内部的第一管道形状对应所述工件的形状，且所述第一管道上开设有多个排气孔，用于对着所述工件吹出冷却后的氩气和/或冷却后的氮气，以便均匀冷却所述工件。

6.如权利要求4所述的真空炉，其特征在于，所述第一管道上还设置有第一控制阀门，用以控制所述冷却后的氩气和/或冷却后的氮气的流量。

7.如权利要求4所述的真空炉，其特征在于，所述真空炉还包括：

排气装置，通过第二管道连接所述第二真空腔室的排气口，用于排出所述第二真空腔室中的冷却后的氩气和/或冷却后的氮气；

所述第二管道上还设置有第二控制阀门。

8.如权利要求4所述的真空炉，其特征在于，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量范围是：50sccm/min～500sccm/min。

9.如权利要求8所述的真空炉，其特征在于，所述第二真空腔室的温度控制需要满足以下条件：

所述第二真空腔室的降温范围在1000℃～500℃时，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为50sccm/min；

所述第二真空腔室的降温范围在500℃～200℃，时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为300sccm/min；

所述第二真空腔室的降温范围在200℃～25℃；时间≤30min，所述冷却后的氩气和/或所述冷却后的氮气的流量为500sccm/min。

10.如权利要求1所述的真空炉，其特征在于，所述加热组件包括：钼、钨。