专利名称：陶瓷坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种纳米金属粉等生产过程中应用于等离子体转移弧加热装置的陶 瓷坩埚。
背景技术：
在采用物理气相法生产纳米金属粉的装置中，如发明专利号为ZL 02110837. 4的发明 专利中公开的一种纳米金属粉的生产装置中，需要坩埚作为容器来蒸发金属液体。现有 技术坩埚的形状为常规的装液体的容器的形状其俯视形状一般为圆形，其顶部为开口。 由于生产装置采用等离子体转移弧作为加热源，所以，客观要求等离子枪的电极、等离 子体转移弧、金属液体与直流电源必须构成电回路，否则，该生产无法正常进行。为解 决以上问题，现有技术要求坩埚是良好导体，例如石墨坩埚、金属坩埚或碳化物陶瓷坩 埚。但在实际生产过程中，以上三种现有技术的坩埚却各有缺陷在金属沸点的高温下， 石墨易熔于许多金属液体，造成石墨坩埚寿命短，同时对纳米金属粉的产品质量造成严 重的负面影响；在高温下，由于金属坩埚与所盛金属之间易形成合金而影响生产正常进 行，所以，金属坩埚需要用水冷却坩埚外壁，这样，就使坩埚热损失增加，并且金属液 面不易达到沸点温度，造成能耗增加，而且在蒸发空腔内部形成较冷的区域，对金属粒 子的粒径分布造成不良影响，直接影响纳米金属粉的产品质量；在金属沸点的高温下， 碳化物陶瓷易溶于许多金属液体，造成碳化物陶瓷坩埚寿命短，同时对纳米金属粉的产 品质量造成严重的负面影响。采用氧化物陶瓷坩埚可以避免石墨坩埚、金属坩埚和碳化 物陶瓷坩埚带来的负面影响，可克服上述三种坩埚的缺陷，但氧化物陶瓷坩埚却是不良 导电体，无法在等离子体转移弧加热装置中使用。怎样使坩埚本身既不影响纳米金属粉 的产品质量，又有良好的导电性能来保证坩埚在等离子体转移弧加热装置中的正常使用， 已成为很长时间来困扰需应用等离子体转移弧加热装置的纳米金属粉等生产企业和科研 机构的技术难题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种既不熔入所盛金属或不与所盛金属形成 合金而影响纳米金属粉的产品质量，又具有良好导电性能的陶瓷坩埚。
本实用新型的技术方案解决方案是，提供一种陶瓷坩埚，其坩埚体的俯视形状为圆 形且其顶部设有上开口，所述坩埚体指氧化物陶瓷材料的坩埚体，在坩埚体的底部设有 下开口，所述坩埚体下开口的直径与坩埚体上开口的直径比例为1 : 5 15;所述坩埚体 的底端面至坩埚体顶端面的高度尺寸与柑埚体上开口的直径尺寸的比例为5 : 1 5。
采用以上结构后，本实用新型陶瓷柑埚与上述的现有技术相比，具有以下显著优点 和有益效果
由于本实用新型陶瓷坩埚的坩埚体采用耐高温的氧化物陶瓷材料的坩埚体，在金属 沸点的高温下，该陶瓷材料不会熔于金属液体，有效地保证了纳米金属粉的产品质量， 也大幅度延长了本实用新型陶瓷坩埚的使用寿命；本实用新型陶瓷坩埚也不会与所盛金属之间形成合金而影响生产的正常进行，故不需用水冷却坩埚外壁从而降低了能耗，避 免了温度降低对金属粒子的粒径分布造成的不良影响，大幅度提高了纳米金属粉的产品 质量。
又由于本实用新型在坩埚体的底部设有下开口，所述下开口的直径与坩埚体上开口的直径比例为1 : 5 15;所述坩埚体的底端面至坩埚体顶端面的高度尺寸与坩埚体上开口的直径尺寸的比例为5 : 1 5。这样的结构和比例关系使得在纳米金属粉等生产过程中应用于等离子体转移弧加热装置的本实用新型陶瓷坩埚，科学利用了金属液体在陶瓷坩 埚体中的温度梯度分布，使陶瓷坩埚体内的上层金属液体达到沸点，而陶瓷坩埚体底部 的金属温度却低于熔点，这样，能够使陶瓷坩埚体底部开口处的金属凝固起来，使坩埚 体内的金属液体不会泄漏，而底部开口处的凝固金属又成为金属液体与外部电路的连接 处，即完全满足了等离子枪的电极、等离子体转移弧、金属液体与直流电源必须构成电 回路的必要条件，保证了本实用新型陶瓷坩埚在等离子体转移弧加热装置中及纳米金属 粉生产中的正常使用。
该实用新型解决了很长时间来困扰需应用等离子体转移弧加热装置的纳米金属粉等 '生产企业和科研机构的技术难题，具有广泛的实用推广价值。
作为改进，所述下开口的直径与坩埚体上开口的直径比例优选为1 : 8 10;所述坩埚体的底端面至柑埚体顶端面的高度尺寸与坩埚体上开口的直径尺寸的比例优选为5: 3。在该比例下，金属液体在陶瓷坩埚体中的温度梯度分布更理想，陶瓷坩埚体底部开口处的金属凝固性更好，使坩埚体的热损失更小。
作为进一步改进，所述的坩埚体的主视形状优选漏斗形所述的坩埚体的上开 口与坩埚体的下开口在同一条垂直线上，形成上开口的坩埚体壁的延长线与形成下 开口的坩埚体壁平行，形成上开口的坩埚体壁与形成下开口的柑埚体壁之间由圆锥 形体壁连成整体的坩埚体。在该坩埚体形状下，能使较小的金属液体体积具有更大 的蒸发面积，也能使金属液面至坩埚体下开口端的温度差更大。
图1是本实用新型陶瓷坩埚的一种具体实施例在使用中的主剖视结构示意图。 图2是本实用新型陶瓷坩埚的另一种具体实施例在使用中的主剖视结构示意图。 图中所示1、坩埚体，1.1、上开口， 1.2、下开口， 2、金属液体，3、液面线，4、
金属固体，5、等离子体转移弧，6、喷嘴的电极，7、石墨，8、导线，9、直流电源，d、
坩埚体下开口的直径，D、坩埚体上开口的直径，L、坩埚体底端面至坩埚体顶端面的高
度，C、垂直线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型陶瓷埘埚，其坩埚体1的俯视形状为圆形且其顶部设 有圆形的上开口 1. 1。所述坩埚体1采用氧化物陶瓷材料的坩埚体1，即采用氧化物纯度 大于95%的陶瓷材料的坩埚体1。所述的氧化物一般采用氧化铝、氧化镁或氧化锆。在坩 埚体1的底部设有下开口 1. 2，所述坩埚体1下开口 1. 2的直径d与坩埚体1上开口 1.1 的直径D的比例为1 : 5 15，优选为1 8~10;所述坩埚体1的底端面至坩埚体1的顶 端面的高度L尺寸与坩埚体1上开口 1.1的直径D尺寸的比例为5 : 1 5，优选为5 : 3。
参见图l，本实用新型陶瓷坩埚一种具体实施例，其俯视形状为圆形，其顶部设有圆 形的上开口l.l，其底部设有圆形的下开口 1.2;其主视形状为漏斗形，即所述的坩埚体 1的上开口 1.1与下开口 1. 2在同一条垂直线C上，形成上开口 1. 1的坩埚体壁的延长线 与形成下开口 1. 1的坩埚体壁平行，形成上开口 1.1的坩埚体壁与形成下开口 1.1的坩 埚体壁之间由圆锥形体壁连成整体的坩埚体1。
参见图2，本实用新型陶瓷坩埚另一种具体实施例，其俯视形状为圆形，其顶部设有 圆形的上开口l.l，其底部设有圆形的下开口 1.2，所述的坩埚体l的上开口 l.l与坩埚 体l的下开口 1.2在同一条垂直线C上，其主视形状为上大下小的中空圆锥台体(中空 圆台体)。
如图1、图2所示，在实际操作中的常规做法是，其液面线3 —般低于坩埚体1顶端 面2 5厘米。
如图1、图2所示，上述结构和比例关系使得在纳米金属粉等生产过程中应用于等离 子体转移弧加热装置的本实用新型陶瓷坩埚，科学利用了金属液体在陶瓷坩锅体1中的 温度梯度分布，使陶瓷坩埚体l内的上层金属液体2达到沸点，而陶瓷柑埚体l底部的 金属温度却低于熔点，这样，能够使陶瓷坩埚体底部开口处的金属凝固起来，使坩埚体l 内金属液体2不会泄漏，而底部开口处的凝固金属又成为金属液体2与外部电路的连接 处，完全满足了等离子枪的电极6、等离子体转移弧5、金属液体2与直流电源9必须构 成回路的必要条件。如图l、图2所示，在坩埚体l的低端垫有导电的石墨7。直流电源 9的负极、导线8、喷嘴的等离子枪的电极6、等离子体转移弧5、金属液体2、金属固体 4、石墨7、导线8与直流电源9的正极联通构成通电回路。
以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。 本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，如所述的电源的正负极 可以互换；所述的坩埚体1的主视形状还可以是其它形状，如坩埚体1的上开口 1. 1与 坩埚体l的下开口 1.2可不在一条垂直线上；等。凡在本实用新型独立权利要求的保护 范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种陶瓷坩埚，其坩埚体(1)的俯视形状为圆形且其顶部设有上开口(1.1)，其特征在于所述坩埚体(1)指氧化物陶瓷材料的坩埚体(1)，在坩埚体(1)的底部设有下开口(1.2)，所述坩埚体(1)下开口(1.2)的直径(d)与坩埚体(1)上开口(1.1)的直径(D)比例为1∶5～15；所述坩埚体(1)的底端面至坩埚体(1)顶端面的高度(L)尺寸与坩埚体(1)上开口(1.1)的直径(D)尺寸的比例为5∶1～5。
2、 根据权利要求1所述的陶瓷坩埚，其特征在于所述下开口 (1.2)的直径(d)与坩埚体(1)上开口 (1.1)的直径(D)比例为1 8 10。
3、 根据权利要求1所述的陶瓷坩埚，其特征在于所述坩埚体(1)的底端面至坩埚体(i)顶端面的高度a)尺寸与坩埚体(i)上开口 (i.i)的直径(D)尺寸的比例为5 :
4、 根据权利要求1所述的陶瓷坩埚，其特征在于所述的坩埚体(1)的上开口 (1. 1)与坩埚体的下开口 (1.2)在同一条垂直线(C)上，形成上开口 (1.1)的坩埚体壁的延长线与形成下开口 (1.1)的坩埚体壁平行，形成上开口 (1.1)的坩埚体壁与形成下开 口 (1.1)的坩埚体壁之间由圆锥形体壁连成整体的坩埚体(1)。
5、 根据权利要求1所述的陶瓷坩埚，其特征在于所述的坩埚体(1)的上开口 (1. 1)与坩埚体的下开口 (1.2)在同一条垂直线(C)上，所述坩埚体(1)为上大下小的中空圆锥台体。
专利摘要本实用新型公开了一种陶瓷坩埚，其坩埚体(1)的俯视形状为圆形且其顶部设有上开口(1.1)，所述坩埚体(1)指氧化物如氧化铝、氧化镁或氧化锆陶瓷材料的坩埚体(1)，在坩埚体(1)的底部设有下开口(1.2)，所述坩埚体(1)下开口(1.2)的直径(d)与坩埚体(1)上开口(1.1)的直径(D)比例为1∶5～15；所述坩埚体(1)的底端面至坩埚体(1)顶端面的高度(L)尺寸与坩埚体(1)上开口(1.1)的直径(D)尺寸的比例为5∶1～5。该陶瓷坩埚既不熔入所盛金属或不与所盛金属形成合金而影响纳米金属粉的产品质量，又具有良好导电性能。
文档编号F27B14/10GK201181153SQ200820084328
公开日2009年1月14日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者王利平, 陈钢强 申请人:宁波广博纳米材料有限公司