[发明专利]用于导模法生长大直径管状蓝宝石的模具

说明书

技术领域

本发明涉及晶体生长装置，特别是一种用于导模法生长大直径管状蓝宝石的模具。

背景技术

蓝宝石具有高硬度，耐高温、耐腐蚀、透过光谱范围宽、透过率高、优良的介电性能。蓝宝石以其优良的性能广泛应用于国防、军事、科研等一系列高技术领域，同时在民用工业上也有很广泛的应用。由于蓝宝石生长温度高达2050℃，导致单晶生长炉功率大、温场变量多、辅助时间长，导致生产成本过高。导模法则具有晶体生长速度快，尺寸可以精确控制，节省材料、时间和能源，从而提高经济效益，是最有发展前景的蓝宝石生长方法之一。

现有技术文献1为公开号CN1884634A的《生长高性能管状蓝宝石的方法》中，“采用的技术方案是：一种生长高性能管状蓝宝右的方法，采用一次成型的润湿导模法技术，直接从熔体中拉制所需内、外径尺寸和长度的管状蓝宝石，其特征是，首先确定管状蓝宝石的规格尺寸，根据上述规格尺寸制作相匹配的模具，然后，选用高纯度焰熔法蓝宝石碎料作为原料，选用提拉法生长的<0001>方向的优质籽晶，使用长管模具，进行管状蓝宝石的生长，晶体生长的温场条件要合理，横向温场要均匀，横向温差在2℃以内，纵向温度梯度在距模具端面10mm内为3-4℃，生长速率为30-40mm/h。上述规格尺寸的管状蓝宝石包括外径4mm-30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大长度为250mm。上述模具选用高质量的锻压钼材，设计加工成为与所需晶体外观形状和尺寸相匹配，带有毛细缝的圆管状的高精度长管模具。”

现有技术文献1公开的《生长高性能管状蓝宝石的方法》中在涉及采用的模具时，仅仅指出“设计加工成为与所需晶体外观形状和尺寸相匹配，带有毛细缝的圆管状的高精度长管模具。”缺少进一步的对所需模具的形状结构的限定；现有技术文献1公开的《生长高性能管状蓝宝石的方法》中在涉及管状蓝宝石包括外径及壁厚时指出“上述规格尺寸的管状蓝宝石包括外径4mm-30mm，壁厚1.5mm-3mm，最大长度为250mm。”即只能生产外径30毫米及以下、壁厚3毫米及以下的管状蓝宝石，无法生产外径30毫米以上、壁厚3毫米以上的大尺寸管状蓝宝石。

而且现有技术的圆管状模具在用导模法生产管状蓝宝石时，管状模具上口生长成圆管过程中，从毛细缝，即间隙状生长缝中长出时，由于温场梯度的存在，必然在模具圆周上造成先后，导致长成的管状蓝宝石在最后收口部位出现多晶的晶嵌现象，特别是当生长30毫米以上大直径管状蓝宝石时，甚至难以成功收口，出现夹杂裂缝的废品。这就造成了现有技术的圆管状模具在用导模法生产管状蓝宝石时，成品合格率低，生长成本高。

由此可见，研究并设计一种结构合理，成品合格率高，从而大幅度降低了生产成本的用于导模法生长外径30毫米以上、壁厚3毫米以上大直径管状蓝宝石的模具是必要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种结构合理，成品合格率高，从而大幅度降低了生产成本的用于导模法生长外径30毫米以上、壁厚3毫米以上大直径管状蓝宝石的模具。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种用于导模法生长大直径管状蓝宝石的模具，其特征是包括带通孔的板状定位座，嵌接于定位座通孔中的外钼管，套接于外钼管中的内钼管组合而成，所述内、外钼管之间具有间隙状生长缝，所述生长缝中成中心对称地卡接有控制生长缝宽度用的至少3片钼块，所述内、外钼管的下端穿过定位座通孔成为凸脚，所述凸脚上开设有进料槽，所述内、外钼管的上口竖截面呈锲形尖头，所述竖截面呈锲形尖头的内、外钼管的上口位于同一倾斜平面上。

所述位于同一倾斜平面上的内、外钼管上口的倾斜角度α根据所需生长的大直径管状蓝宝石的管径大小在3-8°内选定。上述设计的技术效果在于：在管状模具上口生长成圆管过程中，从毛细缝，即间隙状生长缝中长出时，由于温场梯度的存在，管口高处温度相对较低，管口低处温度相对较高，所述竖截面呈锲形尖头的内、外钼管的上口位于同一倾斜平面上；且位于同一倾斜平面上的内、外钼管上口的倾斜角度α在3-8°内选定后，温度相对较低的管口高处正好进行低温引晶，温度相对较高的管口低处正好进行高温收口，避免了管状蓝宝石在最后收口部位出现多晶的晶嵌现象，成功解决了当生长30毫米以上大直径管状蓝宝石时，出现难以收口、夹杂裂缝的废品问题。

所述竖截面呈锲形尖头的内、外钼管的上口的顶端之间的距离等于大直径管状蓝宝石的管壁厚度。上述设计的技术效果在于：出料口的两侧的锲形尖头的设计，保证了锲形尖头之间的温场均匀，使生长出的管状蓝宝石不会出现生长纹。