专利名称：一种组装式耐高温坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种耐高温坩埚，具体是ー种可重复使用的组装式耐高温钥坩埚。
背景技术：
蓝宝石晶体由于具有高強度、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。但是热交換法中采用的耐高温钥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钥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钥板上，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，现有钥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。现有钥坩埚的制作方法主要有两种，粉末冶金热压成形和钥板焊接法。用粉末冶金热压成形法制作钥坩埚，所形成的钥坩埚壁较厚，整体笨重，不易搬动；制造大型钥坩埚吋，难以获得致密度高的坩埚；高度比较高的钥坩埚容易变形。而采用钥板焊接制作钥坩埚，其锅底采用冷压技术制作，由于钥材料属于硬脆材料，在低温下延展性不好，所以加工成的钥坩埚尺寸较小，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钥坩埚为一次性使用，造成蓝宝石晶体生产成本的上升，不利于节能减排。热交換法生长蓝宝石时，部分凝固的原料会与钥坩埚粘连在一起，而坩埚所使用的钥材料有硬脆的特性，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。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了ー种组装式耐高温钥坩埚，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。本实用新型的技术路线是ー种组装式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钥坩埚和钥套筒，钥坩埚与钥套筒之间设有搭接式连接钥环。所述连接钥环伸入钥坩埚的锅内部分向下弯折。所述连接钥环的横截面呈h形。[0010]所述连接钥环的横截面呈s形。所述连接钥环的锅内部分含有一个向下的引流斜面。本实用新型组装式坩埚将一定高度适合的钥坩埚和连接钥环、钥套桶结合组装而成，其中的钥坩埚用于盛放氧化铝原料和高温2050°C时融化后的熔体，并确保熔体的液面低于钥坩埚的深度，可以防止在结晶过程中熔体溢出钥坩埚而影响正常晶体。钥环将上部的钥套桶与下部的钥坩埚紧密连接，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钥环和钥坩埚的连接处渗漏出来，钥环也需要支撑上部的钥套桶处于稳定垂直的状态，因此横截面为s形或h形的钥环较为合适。钥环锅内部分朝下的目的，ー是防止氧化铝碎料或熔融料进入钥环和坩埚的缝隙中，ニ是有利于氧化铝碎料或熔融料下沉。钥套桶仅用于盛放氧化铝原料，当原料在高温2050°C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，钥套筒与钥坩埚的高度比例关系可根据实际需要来确定。本实用新型实现了高度大于500mm以上的耐高温钥坩埚，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 钥在冶炼中产生的能耗和碳排放，显著地节省了能源。本实用新型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。
图I为本实用新型s形钥环组装式坩埚结构示意图。图2为本实用新型h形钥环组装式坩埚结构示意图。图3为本实用新型无钥环组装式坩埚结构示意图。图4为图I A区域结构Si形放大图。图5为图I A区域结构s2形放大图。图6为图2 B区域结构hi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形连接钥环结构示意图。其中，钥坩埚1，钥套筒2，连接钥环3，连接钥环4，间隔环5，连接钥环30，连接钥环31，连接钥环40，连接钥环41，连接钥环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
以下结合附图对本实用新型做进ー步的描述。实施例一如图I、图4和图5所示，组装式耐高温坩埚包含钥坩埚I和钥套筒2，钥坩埚I与钥套筒2之间设有搭接式连接钥环3，连接钥环3伸入钥坩埚I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形连接钥环可有多种形式，如图4所示的Si形，钥坩埚I与钥套筒2为斜ロ，对应连接钥环30锅内部分有一引流斜面301 ;如图5所示s2形，钥坩埚I与钥套筒2为平ロ，对应连接钥环31锅内部分有一引流斜面311。实施例ニ如图2、图6和图7所示，组装式耐高温坩埚包含钥坩埚I和钥套筒2，钥坩埚I与钥套筒2之间设有搭接式连接钥环4，连接钥环4伸入钥坩埚I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形连接钥环可有多种形式，如图6所示的hi形，钥坩埚I与钥套筒2为斜ロ，对应连接钥环40锅内部分有一引流斜面401 ;如图5所示h2形，钥坩埚I与钥套筒2为平ロ， 对应连接钥环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钥坩埚I和钥套筒2，钥坩埚I与钥套筒2都为斜ロ设计,其中,钥坩埚I的外沿为向锅内倾斜的斜面，相应的钥套筒2与钥坩埚I配合的外沿为向锅外倾斜的斜面。钥坩埚I与钥套筒2通过该斜面结构契合(如图8所示)；或在两者之间增设ー斜度一致的间隔环5 (如图9所示)，起到防止钥坩埚I与钥套筒2粘连的技术效果。实施例四如图2和图10所示，组装式耐高温钥坩埚包含坩埚I和钥套筒2，钥坩埚I与钥套筒2之间设有搭接式的T形连接钥环42，、连接钥环42的一端与钥坩埚I及钥套筒2的内壁平齐，防止液体从缝隙中渗漏。T形连接钥环可有多种形式，可以为平ロ或斜ロ。本实用新型不仅仅局限于上述实施例，凡是组装式的耐高温钥坩埚皆应认为落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.ー种组装式耐高温坩埚，其特征在于所述坩埚包含钥坩埚和钥套筒，钥坩埚与钥套筒之间设有搭接式连接钥环。
2.根据权利要求I所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钥环伸入钥坩埚的锅内部分向下弯折。
3.根据权利要求I所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钥环的横截面呈h形。
4.根据权利要求I所述的组装式耐高温坩埚，其特征在于所述连接钥环的横截面呈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钥环的锅内部分含有一个向下的引流斜面。
专利摘要本实用新型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。
文档编号C30B29/20GK202530199SQ201220067700
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者吴云才, 周国清, 罗庆波, 虞希高 申请人:浙江上城科技有限公司