專利名稱：生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于寶石的生長方法，特別涉及一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法。
背景技術(shù)：
高性能管狀藍(lán)寶石，具有外觀規(guī)整，表面光滑，透明度較好，晶體完整性好的特點(diǎn)，又由于藍(lán)寶石晶體本身所具有的高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、良好的紅外透過率等一系列優(yōu)良性能，此類產(chǎn)品可應(yīng)用于半導(dǎo)體、化工、航空、航天、國防等多行業(yè)的高科技領(lǐng)域。關(guān)于直接從熔體中生長寶石的方法是根據(jù)美國H.E.LaBelle，Jr.的方法進(jìn)行的，稱為潤濕導(dǎo)模法，即EFG法。美國專利3591348公開了生長白寶石的方法，中國專利85103282.6公開了生長桿狀紅寶石的方法及裝置，中國專利90109706.3公開了生長星光寶石的方法。采用上述公開的方法在加工時(shí)，工序較復(fù)雜，成品率低，成品質(zhì)量效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上技術(shù)存在的問題，提供一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，利用一次成型的導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，達(dá)到工序簡單，成品率高，外觀規(guī)整，表面光滑，透明度較好，晶體完整性好的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，其特征是，首先確定管狀藍(lán)寶石的規(guī)格尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，選用提拉法生長的<0001>方向的優(yōu)質(zhì)籽晶，使用長管模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石的生長，晶體生長的溫場條件要合理，橫向溫場要均勻，橫向溫差在2℃以內(nèi)，縱向溫度梯度在距模具端面10mm內(nèi)為3-4℃，生長速率為30-40mm/h。
上述規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石包括外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm。
上述模具選用高質(zhì)量的鍛壓鉬材，設(shè)計(jì)加工成為與所需晶體外觀形狀和尺寸相匹配，帶有毛細(xì)縫的圓管狀的高精度長管模具。
本發(fā)明的有益效果在于直接從熔體中拉制出高性能管狀藍(lán)寶石，保證其外觀規(guī)整，表面光滑，透明度較好，晶體完整性好的特點(diǎn)，并且其利用一次成型的導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，免除了由于藍(lán)寶石具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕等性能，而難于由棒狀晶體再經(jīng)后期機(jī)械加工而成的困難及浪費(fèi)。因此，本方法是生長此類異型藍(lán)寶石制品的理想方法，并且達(dá)到工藝簡單，加工方便，提高產(chǎn)品成品率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，首先確定管狀藍(lán)寶石的規(guī)格尺寸，為確保生長出優(yōu)質(zhì)的管狀藍(lán)寶石晶體，所以需要設(shè)計(jì)加工與所需晶體的外觀形狀和尺寸相匹配的長管模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，選用提拉法生長的<0001>方向的優(yōu)質(zhì)籽晶，使用長管模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石的生長，建立合理的晶體生長的溫場條件，達(dá)到均勻的橫向溫度場，橫向溫差在2℃以內(nèi)，縱向溫度梯度在距模具端面10mm內(nèi)為3-4℃，生長速率為30-40mm/h。
上述規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石包括外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm。
上述模具選用高質(zhì)量的鍛壓鉬材，設(shè)計(jì)加工成為與所需晶體外觀形狀和尺寸相匹配，帶有毛細(xì)縫的圓管狀的高精度長管模具。
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明采用中國專利85103282生長桿狀紅寶石的裝置，采用圓筒狀鉬感應(yīng)發(fā)熱體，鉬坩堝和鉬模具，根據(jù)所需要的管狀藍(lán)寶石的外觀規(guī)格，如外徑φ30mm，壁厚3mm和長度250mm，確定所需要的長管模具的外觀尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的長管模具，模具安裝在坩堝中，坩堝中裝入適量的高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料，將提拉法生長的<0001>方向的優(yōu)質(zhì)籽晶安裝在鉬制夾具上，調(diào)整坩堝的位置，保證模具頂端和籽晶端部對(duì)正，然后將單晶爐工作室進(jìn)行抽真空，充入純氬氣。上述操作完成后，開始通電，逐漸調(diào)節(jié)功率進(jìn)行升溫，模具頂部的溫度應(yīng)控制在約2070℃，使坩堝中的藍(lán)寶石碎料熔化，在所需管狀藍(lán)寶石相匹配的加熱保溫裝置系統(tǒng)中，建立合理的晶體生長溫場條件，達(dá)到均勻的橫向溫度場，橫向溫差在2℃以內(nèi)，縱向溫度梯度在距模具端面10mm內(nèi)保證3-4℃。選擇生長速率30mm/h，晶體生長過程連續(xù)不斷地進(jìn)行，直至坩堝中的熔體被全部消耗完為止，生長出所需的管狀藍(lán)寶石晶體。將已生長好的管狀藍(lán)寶石毛坯，經(jīng)過簡單的切割和研磨，切去多余的管體，磨平管體的端面，就獲得了所需要的優(yōu)質(zhì)管狀藍(lán)寶石制品。
按本發(fā)明生長的高性能管狀藍(lán)寶石，具有外觀規(guī)整，表面光滑，透明度較好，晶體完整性好的特點(diǎn)，又由于藍(lán)寶石晶體本身所具有的高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、良好的紅外透過率等一系列優(yōu)良性能，此類產(chǎn)品可應(yīng)用于半導(dǎo)體、化工、航空、航天、國防等多行業(yè)的高科技領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，其特征是，首先確定管狀藍(lán)寶石的規(guī)格尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，選用提拉法生長的<0001>方向的優(yōu)質(zhì)籽晶，使用長管模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石的生長，晶體生長的溫場條件要合理，橫向溫場要均勻，橫向溫差在2℃以內(nèi)，縱向溫度梯度在距模具端面10mm內(nèi)為3-4℃，生長速率為30-40mm/h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，其特征是，上述規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石包括外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，其特征是，上述模具選用高質(zhì)量的鍛壓鉬材，設(shè)計(jì)加工成為與所需晶體外觀形狀和尺寸相匹配，帶有毛細(xì)縫的圓管狀的高精度長管模具。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生長高性能管狀藍(lán)寶石的方法，采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，直接從熔體中拉制所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的管狀藍(lán)寶石，其特征是，首先確定管狀藍(lán)寶石的規(guī)格尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的長管模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，選用提拉法生長的(0001)方向的優(yōu)質(zhì)籽晶，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石的生長，橫向溫差在2℃以內(nèi)，縱向溫度梯度在距模具端面10mm內(nèi)為3－4℃，生長速率為30－40mm/h。本方法可直接獲得所需內(nèi)、外徑尺寸和長度的高性能管狀藍(lán)寶石，避免了由棒狀晶體再經(jīng)后期機(jī)械加工的困難及浪費(fèi)。此類產(chǎn)品可應(yīng)用于半導(dǎo)體、化工、航空、航天、國防等多行業(yè)的高科技領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C30B29/66GK1884634SQ20061001380
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者滑芬, 張蓮花, 王晶, 秦承安, 張貴芹 申請(qǐng)人:天津市硅酸鹽研究所