藍寶石爐保溫結構和藍寶石生長爐的制作方法

本實用新型涉及晶體加工設備的技術領域，尤其是涉及一種藍寶石爐保溫結構和藍寶石生長爐。

背景技術：

藍寶石晶體，是一種簡單配位型氧化物晶體。藍寶石晶體的化學性質非常穩定，一般不溶于水和不受酸、堿腐蝕，只有在較高的溫度下，例如300℃可為氫佛酸、磷酸和熔化的氫氧化鉀所侵蝕，藍寶石晶體還具有較好的物理性能，其硬度很高，為莫氏硬度九級，僅次于最硬的金剛石，還具有很好的透光性和電氣絕緣性，力學機械性能好，具有耐磨和抗風蝕的特點，并且藍寶石的熔點為2050℃，沸點為3500℃，最高工作溫度可以達到1900℃。因此，藍寶石晶體作為一種重要的技術晶體，廣泛應用于科學技術、國防與民用工業、電子技術等領域。人工培育藍寶石生長的方法主要有：提拉法，倒模法，泡生法，熱交換法等，其中泡生法生長系統擁有適合藍寶石晶體生長的最佳溫度梯度，在藍寶石晶體生長的過程中或結束時，藍寶石晶體不與坩堝接觸，大大減少了其應力，可獲得高品質的大晶體，是目前藍寶石晶體生長的主流方法。

現有技術中采用泡生法培養藍寶石晶體，主要采用如下步驟：準備原料、填充原料及架設晶種、爐體抽真空、爐體加熱、原料熔化、熔接晶種、晶頸生長、晶體與坩堝分離、冷卻和取出晶體等。在培養藍寶石晶體的過程中，爐體內的發熱體設置在側壁，在側壁的外側通常設有保溫側屏，保溫側屏采用排布成10～18層鎢片或者鉬片，發熱體加熱后，由于保溫側屏的鎢片和鉬片在溫度高時，揮發比較嚴重，爐內溫場分布不合理，爐內溫度調節不容易控制，并且在高溫狀態下還容易發生變形，致使藍寶石生長爐的溫度分布不穩定，從而極大的影響了整個工藝的穩定性，另外，所采用的鎢片和鉬片的成本比較高，還增加了整個工藝的運行成本。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種藍寶石爐保溫結構，以解決現有技術中存在的，藍寶石生長爐的加熱體只對爐體的側壁加熱，在側壁外側所采用的保溫側屏為鎢片或者為鉬片，鎢片和鉬片在高溫時揮發嚴重，還容易變形，使藍寶石生長爐的溫度分布不穩定的技術問題。

本實用新型還提供一種藍寶石生長爐，以解決現有技術中存在的，所述爐體的保溫側屏采用鎢片和鉬片的結構，使爐內藍寶石晶體溫度分布不穩定，從而降低了生產率的技術問題。

本實用新型提供的一種藍寶石爐保溫結構，包括盛放藍寶石晶體的容器、加熱體、第一保溫層和第二保溫層；

所述加熱體連接在容器的外側以同時對容器的側壁和底部進行加熱；所述第一保溫層為具有氧化鋯纖維板的保溫層，并設置在加熱體的外側；所述第二保溫層為具有氧化鋯保溫磚的保溫層，設置在加熱體的底部。

進一步的，還包括分隔筒；

所述加熱體設置在分隔筒的內部，所述第一保溫層設置在分隔筒的外部；所述分隔筒的筒壁采用多層鉬片拼接。

進一步的，還包括第一隔熱部和第二隔熱部；

所述第一隔熱部設置在分隔筒的一端，所述第二隔熱部設置在分隔筒的另一端，所述第一隔熱部和第二隔熱部分別對分隔筒的兩端進行密封。

進一步的，所述第一隔熱部采用多層鉬片拼接，所述鉬片的數量范圍在15～18片之間；

所述第二隔熱部采用多層鎢片和鉬片間隔拼接，所述鎢片和鉬片由內至外依次設置，所述鎢片和鉬片的總數量范圍在15～20片之間。

進一步的，所述第二保溫層的厚度數值范圍在50～70mm之間。

進一步的，所述加熱體為鳥籠式發熱體。

進一步的，還包括蓋體；

所述蓋體設置在容器的一端，所述蓋體對容器的開口處進行密封；所述蓋體采用多層鉬片連接。

進一步的，還包括支撐部；

所述支撐部連接在容器的底部，所述支撐部的一端與容器的底部連接，所述支撐部的另一端與第二保溫層連接。

進一步的，所述支撐部的一端設有托盤，所述托盤與容器的底部連接。

本實用新型還提供一種藍寶石生長爐，所述藍寶石生長爐具有所述的藍寶石爐保溫結構。

本實用新型提供的藍寶石爐保溫結構，所述加熱體設置在容器的外側，所述加熱體分別對容器的外側壁和底部位置進行加熱，使整個容器的受熱面積均勻；所述第一保溫層設置在加熱體的外側壁，并呈環形分布在加熱體的外側，對加熱體的圓周方向進行保溫，所述第一保溫層采用具有氧化鋯的纖維板；所述第二保溫層設置在加熱體的底部位置，對加熱體的底部進行保溫，所述第二保溫層采用具有氧化鋯的保溫磚；所述第一保溫層和第二保溫層所采用的氧化鋯纖維是一種多晶質耐火纖維材料，應用在爐體的側壁，使側壁的密度低、保溫性能好，便于裝卸和調整，應用在爐體底部的氧化鋯保溫磚的致密性好、承重能力強，能兼顧保溫性能和力學性能，使爐體的側壁和底部的保溫性能優于上部的保溫性能，更加易于調節爐體的溫場并建立合理的溫度梯度，從而形成一種更加均勻的徑向和軸向溫度梯度的的保溫結構。

本實用新型提供的藍寶石生長爐，所述爐體具有上述的藍寶石爐保溫結構，使爐內整體的保溫性能好，保溫層具有良好的機械性能和精確的幾何尺寸，穩定爐內熱場，從而提高了生產效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構主視圖；

圖2為圖1中沿A－A方向的剖視圖；

圖3為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構的分解結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構的內部結構示意圖。

圖標：11－容器；12－加熱體；13－第一保溫層；14－第二保溫層；15－分隔筒；16－第一隔熱部；17－第二隔熱部；18－蓋體；19－支撐部；191－托盤。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

圖1為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構主視圖；圖2為圖1中沿A－A方向的剖視圖；圖3為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構的分解結構示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的藍寶石爐保溫結構的內部結構示意圖。

如圖1～4所示，本實用新型提供的一種藍寶石爐保溫結構，包括盛放藍寶石晶體的容器11、加熱體12、第一保溫層13和第二保溫層14；

所述加熱體12連接在容器11的外側以同時對容器11的側壁和底部進行加熱；所述第一保溫層13為具有氧化鋯纖維板的保溫層，并設置在加熱體12的外側；所述第二保溫層14為具有氧化鋯保溫磚的保溫層，設置在加熱體12的底部。

所述的容器11采用坩堝，所述的坩堝采用鎢坩堝，由于鎢坩堝中的鎢是耐高溫的難熔金屬，不易與藍寶石發生反應，使藍寶石單晶在生長過程中不會產生粘鍋現象，因此能夠很好的保護藍寶石的純度。所述的加熱體12圍繞著坩堝的外側壁和底部設置，加熱體12加熱時，能夠同時對坩堝的外側壁和底部進行加熱，使整個坩堝的外部受熱面積均勻；所述第一保溫層13為氧化鋯纖維板，所述的氧化鋯纖維板圍繞著加熱體12的外側設置，對加熱體12的外側進行保溫，所述第二保溫層14為氧化鋯保溫磚，所述的氧化鋯保溫磚設置在坩堝的底部位置；所述的氧化鋯纖維是一種多晶質耐火纖維材料，由于氧化鋯物質本身的高熔點、不氧化和其他高溫優良特性，使得氧化鋯纖維具有比氧化鋁纖維、莫來石纖維、硅酸鋁纖維等其他耐火纖維品種更高的使用溫度，氧化鋯纖維在1500℃以上超高溫氧化氣氛下長期使用，最高使用溫度高達2200℃，甚至到2500℃仍可保持完整的纖維形狀，并且高溫化學性質穩定、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、不揮發、無污染，是一種耐火纖維材料，氧化鋯的耐酸堿腐蝕能力強，不溶于水，溶于硫酸及氫氟酸，微溶于鹽酸和硝酸，能與堿共熔生成鋯酸鹽；所述坩堝的側壁和底部采用氧化鋯纖維板和保溫磚替代了傳統的鉬隔熱屏，有利于形成均勻穩定的溫場，溫度調節容易，保證了合理的徑向和軸向的溫度梯度。

進一步的，還包括分隔筒15；

所述加熱體12設置在分隔筒15的內部，所述第一保溫層13設置在分隔筒15的外部；所述分隔筒15的筒壁采用多層鉬片拼接。

所述鉬片的強度高，內部組織均勻，具有優良的抗高溫蠕變性能，所述分隔筒15采用兩層鉬片緊貼并互相鉚接在一起，所述鉬片的厚度為1mm，將分隔筒15設置在加熱體12和第一保溫層13之間，可以起到很好的隔熱作用，防止坩堝內的藍寶石晶體被污染。

進一步的，還包括第一隔熱部16和第二隔熱部17；

所述第一隔熱部16設置在分隔筒15的一端，所述第二隔熱部17設置在分隔筒15的另一端，所述第一隔熱部16和第二隔熱部17分別對分隔筒15的兩端進行密封。

所述的第一隔熱部16采用上隔熱屏，設置在分隔筒15的上端，對分隔筒15的上端進行密封，所述的第二隔熱部17采用下隔熱屏，設置在分隔筒15的下端，對分隔筒15的下端進行密封，所述上隔熱屏和下隔熱屏分別對坩堝的兩端進行密封，從而起到了很好的鎖定溫度的作用，還能夠防止坩堝被外界污染。

進一步的，所述第一隔熱部16采用多層鉬片拼接，所述鉬片的數量范圍在15～18片之間；

所述第二隔熱部17采用多層鎢片和鉬片間隔拼接，所述鎢片和鉬片由內至外依次設置，所述鎢片和鉬片的總數量范圍在15～20片之間。

所述第一隔熱部16采用16片鉬片拼接而成，每個所述鉬片的厚度為1mm；所述第二隔熱部17采用鎢片和鉬片的總數量為18片，靠近坩堝或者加熱體的一層的材料采用鎢片，其余的層采用鉬片，并且各層間狹縫處采用鉬片做垂直間隔支撐。

進一步的，所述第二保溫層14的厚度數值范圍在50～70mm之間。

所述第二保溫層14采用氧化鋯保溫磚，所述保溫磚的厚度數值取60mm，使坩堝的底部保溫效果最佳，有利于形成均勻穩定的溫場，溫度調節效果好，從而降低了能耗和運行成本。

進一步的，所述加熱體12為鳥籠式發熱體。

所述的鳥籠式發熱體能夠圍繞著坩堝的圓周方向進行加熱，使坩堝的受熱方式均勻，合理利用熱場。

進一步的，還包括蓋體18；

所述蓋體18設置在容器11的一端，所述蓋體18對容器11的開口處進行密封；所述蓋體18采用多層鉬片連接。

所述的蓋體18為由多層鉬片組成的坩堝蓋，所述鉬片的厚度取值為2mm，所述坩堝蓋采用鉬片制作，使整個坩堝蓋具有優良的抗高溫性能。

進一步的，還包括支撐部19；

所述支撐部19連接在容器11的底部，所述支撐部19的一端與容器11的底部連接，所述支撐部19的另一端與第二保溫層14連接。

所述支撐部19采用鎢支柱，所述鎢支柱的內徑為30mm，外徑為80mm，鎢支柱的熔點高，硬度大，采用空心的結構，使鎢支柱的抗彎能力強；所述的鎢支柱也可以采用實心的管狀結構，便于將鎢支柱的上端固定連接在容器11的底部，所述鎢支柱的下端連接在第二保溫層14內。

進一步的，所述支撐部19的一端設有托盤191，所述托盤191與容器11的底部連接。

所述托盤191采用圓盤狀，也可以采用其他的形狀，例如方形等，所述托盤191連接在鎢支柱的上端，并與容器11外側的加熱體12的底部連接，便于更好的對容器11進行支撐。

本實用新型的一個實施例中，坩堝蓋蓋合在坩堝的上部開口處，所述的坩堝蓋由八層厚度為2mm的鉬片拼接而成，在坩堝的外側安裝鳥籠式發熱體，將分隔筒15套接在鳥籠式發熱體的外部，在鳥籠式發熱體的底部安裝鎢支柱，使鎢支柱上端的托盤連接在鳥籠式發熱體的底部位置，在分隔筒15的上端安裝上隔熱屏，所述上隔熱屏由16片厚度為1mm的鉬片拼接而成，在分隔筒15的下端安裝下隔熱屏，所述下隔熱屏由18片厚度為1mm的鎢片和厚度為1mm的鉬片拼接而成，并且鎢片設置在內側面，鉬片設置在外側面，在分隔筒15的外側安裝氧化鋯纖維板作為側壁保溫層，所述的氧化鋯纖維板采用兩層設置，在分隔筒15的底部安裝氧化鋯保溫磚，安裝完畢后，即可進行通電使用。

本實用新型提供的一種藍寶石爐保溫結構，在鳥籠式發熱體加熱的過程中，對坩堝的側壁和底部位置進行均勻的加熱，在鳥籠式發熱體的外側安裝分隔筒15，能夠起到很好的隔熱作用，上隔熱屏和下隔熱屏分別對分隔筒15的兩端進行隔熱，與鎢支柱相結合，產生適合于藍寶石生長的溫度梯度，采用氧化鋯纖維板和氧化鋯保溫磚分別作為側壁保溫和底部保溫的材料，由于氧化鋯在使用的過程中不易變形，克服了現有技術中，采用鎢鉬作為保溫材料易變形的缺點，提高了保溫層的使用壽命，在采用氧化鋯纖維板作為側壁保溫層，和采用氧化鋯保溫磚作為底部保溫層時，穩定溫場的同時，還提高了保溫效果，從而減少了熱量損耗，可以降低能耗約25％～35％。另外，氧化鋯的材料價格低，降低了整個生產工藝的成本。

本實用新型還提供一種藍寶石生長爐，所述藍寶石生長爐具有所述的藍寶石爐保溫結構。

本實用新型提供的一種藍寶石生長爐，所述藍寶石生長爐具有上述的藍寶石爐保溫結構，所述爐體采用上述的氧化鋯保溫層，對爐體的側壁和底部產生適合于藍寶石生長的溫度梯度，使藍寶石的生長效果更好，提高了生產率，采用氧化鋯的材料還節省了成本。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。