專利名稱：生長高性能管狀藍(lán)寶石封底的方法
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)寶石封底的方法。
背景技術(shù)：
帶有封底的高性能管狀藍(lán)寶石，具有外觀規(guī)整，表面光滑，透明度較好，晶體完整性好和封底嚴(yán)密的特點，又由于藍(lán)寶石晶體本身所具有的高熔點、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，工序復(fù)雜，難度極大，幾乎難以實現(xiàn)。

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)寶石封底的方法，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)寶石的封底，達(dá)到工序簡單，成品率高，外觀規(guī)整，表面光滑，晶體完整性好和封底嚴(yán)密的目的。
為了實現(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)寶石封底的方法，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規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石的封底，其特征是，首先確定管狀藍(lán)寶石封底的規(guī)格尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的封底模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，將采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，生長好的高性能管狀藍(lán)寶石作為籽晶，使用封底模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石封底的生長，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8-10mm/h，在管狀藍(lán)寶石的底部，生長出一段所需規(guī)格尺寸的圓柱狀藍(lán)寶石，完成了管狀藍(lán)寶石封底的生長，使封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石與管狀藍(lán)寶石成為一個完整的帶有封底的管狀藍(lán)寶石單晶體。
上述模具選用高質(zhì)量的鍛壓鉬材，設(shè)計加工成為與所需晶體外觀形狀和尺寸相匹配，帶有毛細(xì)縫的圓柱狀的封底模具。
上述規(guī)格尺寸的需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石，其直徑與需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑相同，直徑φ4mm-φ30mm，長度為3mm。
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)寶石封底，保證其表面光滑，外觀規(guī)整，晶體完整性好和封底嚴(yán)密的特點，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)寶石的封底，免除了由于藍(lán)寶石具有高熔點、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。因此，本方法是生長此類異型藍(lán)寶石封底的理想方法，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。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明一種生長高性能管狀藍(lán)寶石封底的方法，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規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石的封底，首先確定需要封底的管狀藍(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封底模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，將采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，已經(jīng)生長好的高性能管狀藍(lán)寶石作為籽晶，使用封底模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石封底的生長，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8-10mm/h，在管狀藍(lán)寶石的底部，生長出一段所需規(guī)格尺寸的圓柱狀藍(lán)寶石，使管狀藍(lán)寶石的一端被封閉，完成了管狀藍(lán)寶石封底的生長，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石與管狀藍(lán)寶石成為一個完整的帶有封底的管狀藍(lán)寶石單晶體上述模具選用高質(zhì)量的鍛壓鉬材，設(shè)計加工成為與所需晶體外觀形狀和尺寸相匹配，帶有毛細(xì)縫的圓柱狀的封底模具。
上述規(guī)格尺寸的需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石，其直徑與需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑相同，直徑φ4mm-φ30mm，長度為3mm。
下面結(jié)合實例對本發(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)所需要封底的管狀藍(lán)寶石的外觀規(guī)格，如外徑φ30mm，壁厚3mm和長度250mm，確定所需要的封底模具的外觀尺寸，根據(jù)上述規(guī)格尺寸制作相匹配的封底模具，模具安裝在坩堝中，坩堝中裝入適量高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料，將采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，已經(jīng)生長好的高性能管狀藍(lán)寶石作為籽晶，安裝在特制的鉬制夾具上，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，在所需封底的管狀藍(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8mm/h，晶體生長過程連續(xù)不斷地進(jìn)行，直至在管狀藍(lán)寶石的底部，生長出直徑φ30mm，長度為3mm的一段所需規(guī)格尺寸的圓柱狀藍(lán)寶石，使管狀藍(lán)寶石的一端被封閉，完成了管狀藍(lán)寶石封底的生長，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石與管狀藍(lán)寶石成為一個完整的帶有封底的管狀藍(lán)寶石單晶體。將已生長好的管狀藍(lán)寶石封底，經(jīng)過簡單的研磨，使封底部分外形和尺寸與管狀藍(lán)寶石端口外觀規(guī)整，表面光滑，就獲得了帶有封底的高性能管狀藍(lán)寶石制品。
按本發(fā)明生長的高性能管狀藍(lán)寶石封底，具有外觀規(guī)整，表面光滑，晶體完整性好和封底嚴(yán)密的特點，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石與管狀藍(lán)寶石成為一個完整的帶有封底的高性能管狀藍(lán)寶石單晶體，又由于藍(lán)寶石晶體本身所具有的高熔點、高硬度、耐腐蝕、良好的紅外透過率等一系列優(yōu)良性能，帶有封底的高性能管狀藍(lán)寶石可應(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)寶石封底的方法，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規(guī)格尺寸的管狀藍(lán)寶石的封底，其特征是，首先確定封底的管狀藍(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封底模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，將采用一次成型的潤濕導(dǎo)模法技術(shù)，生長好的高性能管狀藍(lán)寶石作為籽晶，使用封底模具，進(jìn)行管狀藍(lán)寶石封底的生長，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8-10mm/h，在管狀藍(lán)寶石的底部，生長出一段所確定規(guī)格尺寸的圓柱狀藍(lán)寶石，使管狀藍(lán)寶石的一端被封閉，完成了管狀藍(lán)寶石封底的生長，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石與管狀藍(lán)寶石成為一個完整的帶有封底的管狀藍(lán)寶石單晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長高性能管狀藍(lán)寶石封底的方法，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)縫的圓柱狀的封底模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長高性能管狀藍(lán)寶石封底的方法，其特征是，上述規(guī)格尺寸的需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑φ4mm-φ30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大長度為250mm，封底部分的圓柱狀藍(lán)寶石，其直徑與需要封底的管狀藍(lán)寶石的外徑相同，直徑φ4mm-φ30mm，長度為3mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生長高性能管狀藍(lán)寶石封底的方法，首先確定封底的管狀藍(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封底模具，然后，選用高純度焰熔法藍(lán)寶石碎料作為原料，將高性能管狀藍(lán)寶石作為籽晶，使用封底模具，進(jìn)行封底的生長，晶體生長的溫場條件要合理，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8－10mm/h，在管狀藍(lán)寶石的底部，生長出圓柱狀藍(lán)寶石，使管狀藍(lán)寶石的一端被封閉。本封底具有外觀規(guī)整，表面光滑，晶體完整性好和封底嚴(yán)密的特點，藍(lán)寶石晶體本身又具有高熔點、高硬度、耐腐蝕、良好的紅外透過率等優(yōu)良性能，帶有封底的管狀藍(lán)寶石可應(yīng)用于半導(dǎo)體、化工、航空、航天、國防等行業(yè)的高科技領(lǐng)域。
文檔編號C30B29/66GK1884635SQ20061001380
公開日2006年12月27日 申請日期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 申請人:天津市硅酸鹽研究所