专利名称：生长高性能管状蓝宝石的方法
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。
具体实施例方式
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。
权利要求
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。
全文摘要
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。
文档编号C30B29/66GK1884634SQ20061001380
公开日2006年12月27日 申请日期2006年5月22日 优先权日2006年5月22日
发明者滑芬, 张莲花, 王晶, 秦承安, 张贵芹 申请人:天津市硅酸盐研究所