CN1884634A - 生长高性能管状蓝宝石的方法 - 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内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石,其特征是,首先确定管状蓝宝石的规格尺寸,根据上述规格尺寸制作相匹配的长管模具,然后,选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料,选用提拉法生长的(0001)方向的优质籽晶,进行管状蓝宝石的生长,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℃,生长速率为30-40mm/h。本方法可直接获得所需内、外径尺寸和长度的高性能管状蓝宝石,避免了由棒状晶体再经后期机械加工的困难及浪费。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。
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的方法。
背景技术
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,工序较复杂,成品率低,成品质量效果差。
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,达到工序简单,成品率高,外观规整,表面光滑,透明度较好,晶体完整性好的目的。
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内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石,其特征是,首先确定管状蓝宝石的规格尺寸,根据上述规格尺寸制作相匹配的模具,然后,选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料,选用提拉法生长的<0001>方向的优质籽晶,使用长管模具,进行管状蓝宝石的生长,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℃,生长速率为30-40mm/h。
上述规格尺寸的管状蓝宝石包括外径φ4mm-φ30mm,壁厚1.5mm-3mm,最大长度为250mm。
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,带有毛细缝的圆管状的高精度长管模具。
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,保证其外观规整,表面光滑,透明度较好,晶体完整性好的特点,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,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制品的理想方法,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内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石,首先确定管状蓝宝石的规格尺寸,为确保生长出优质的管状蓝宝石晶体,所以需要设计加工与所需晶体的外观形状和尺寸相匹配的长管模具,然后,选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料,选用提拉法生长的<0001>方向的优质籽晶,使用长管模具,进行管状蓝宝石的生长,建立合理的晶体生长的温场条件,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内为3-4℃,生长速率为30-40mm/h。
上述规格尺寸的管状蓝宝石包括外径φ4mm-φ30mm,壁厚1.5mm-3mm,最大长度为250mm。
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,带有毛细缝的圆管状的高精度长管模具。
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,确定所需要的长管模具的外观尺寸,根据上述规格尺寸制作相匹配的长管模具,模具安装在坩埚中,坩埚中装入适量的高纯度焰熔法蓝宝石碎料,将提拉法生长的<0001>方向的优质籽晶安装在钼制夹具上,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,在所需管状蓝宝石相匹配的加热保温装置***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30mm/h,晶体生长过程连续不断地进行,直至坩埚中的熔体被全部消耗完为止,生长出所需的管状蓝宝石晶体。将已生长好的管状蓝宝石毛坯,经过简单的切割和研磨,切去多余的管体,磨平管体的端面,就获得了所需要的优质管状蓝宝石制品。
按本发明生长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。
Claims (3)
1.一种生长高性能管状蓝宝石的方法,采用一次成型的润湿导模法技术,直接从熔体中拉制所需内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石,其特征是,首先确定管状蓝宝石的规格尺寸,根据上述规格尺寸制作相匹配的模具,然后,选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料,选用提拉法生长的<0001>方向的优质籽晶,使用长管模具,进行管状蓝宝石的生长,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℃,生长速率为30-40mm/h。
2.根据权利要求1所述生长高性能管状蓝宝石的方法,其特征是,上述规格尺寸的管状蓝宝石包括外径φ4mm-φ30mm,壁厚1.5mm-3mm,最大长度为250mm。
3.根据权利要求1所述生长高性能管状蓝宝石的方法,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,带有毛细缝的圆管状的高精度长管模具。
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