[发明专利]一种6轴联动石英坩埚熔制机及其熔制方法

权利要求书

1.一种6轴联动石英坩埚熔制机，包括升降机(1)、及设置在升降机(1)底部的联动主板(2)、及设置在联动主板(2)下的模具支撑台(3)，升降机(1)带动联动主板(2)上下移动，其特征在于，联动主板(2)内设有用于6轴联动的中空的圆形联动转轴(18)，联动转轴(18)内均匀的设有6个联动轴孔(19)，每个联动轴孔(19)内均安装有用于对石英坩埚进行加热的加热电极(8)，位于中空的联动转轴(18)的中心位置的联动主板(2)上安装有两个喷头，两个喷头的外侧由耐高温的保护套(9)包裹，保护套(9)外侧安装有多个温度传感器(10)，模具支撑台(3)上设有旋转台(4)，模具(6)通过隔热外壳(5)设置在旋转台(4)上，模具(6)内成型石英坩埚，模具(6)顶部盖有隔热板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，两个喷头分别为HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)和高纯惰性气体喷头(17)，HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)用于喷出HG-20聚乙烯亚胺雾化气体，高纯惰性气体喷头(17)用于喷出高纯惰性气体。

3.根据权利要求1所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，隔热板(7)与联动主板(2)直接连接，其上设有多个用于使加热电极(8)穿过的轴孔，隔热板(7)随联动主板(2)的上下移动而移动。

4.根据权利要求1所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，保护套(9)的上下两个端头分别设有温度传感器(10)，上端的温度传感器(10)用于保温时测定石英坩埚内的温度，下端的温度传感器(10)用于加热时测定石英坩埚内的温度。

5.根据权利要求1所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，所述石英坩埚由5层石英组成，5层石英由外至内依次包括外层天然石英(11)、内层天然石英(12)、半晶态石英(13)、微晶态合成石英(14)和内层合成石英(15)。

6.根据权利要求5所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，按重量百分比计，所述微晶态合成石英(14)中含有占微晶态合成石英重量0.2％的混合稀土。

7.根据权利要求6所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，所述混合稀土为镧铈混合稀土，所述镧铈混合稀土中，La含量为30％，Ce含量为35％。

8.根据权利要求5所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，所述内层合成石英(15)中无气泡，按重量百分比计，所述内层合成石英(15)内含有占内层合成石英重量1.2％的双相增韧共聚物。

9.根据权利要求8所述的一种6轴联动石英坩埚熔制机，其特征在于，按重量份数计，所述双相增韧共聚物包括如下成分及配比：Ni：1份、Mn：1份、N：15份、Cu：1份、Ag：0.5份、Co：1份和Fe：0.5份。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的6轴联动石英坩埚熔制机的熔制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：模具修理

将各个模具内表面修理平滑，使用HG-20聚乙烯亚胺对各个模具内表面进行刷洗，再将已混合均匀的质量分数为45％-56％的150-280目的SiC粉和46％-55％的蒸馏水的料浆均匀喷涂于各个模具内壁，喷涂厚度为1.5-2.0mm，将模具自然晾干；

步骤2：外层天然石英熔制

将用于制备外层天然石英的石英砂泥浆缓慢倒入已制备好的模具中，并通过旋转台(4)旋转震动模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为1.7-2.0mm时，通过升降机(1)带动联动主板(2)下降，使隔热板(7)盖紧隔热外壳(5)，通过加热电极(8)对外层天然石英进行加热熔制；

步骤3：内层天然石英熔制

外层天然石英保温，升降机(1)升起加热电极(8)，外层天然石英冷却，在其表面通过HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)喷覆HG-20聚乙烯亚胺，将用于制备内层天然石英的石英砂泥浆缓慢倒入模具中，并通过旋转台(4)旋转震动模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为1.4-1.6mm时，通过升降机(1)带动联动主板(2)下降，使隔热板(7)盖紧隔热外壳(5)，通过加热电极(8)对外层天然石英进行加热熔制；

步骤4：半晶态石英熔制

内层天然石英保温，升降机(1)升起加热电极(8)，内层天然石英冷却，在其表面通过HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)喷覆HG-20聚乙烯亚胺，将用于制备半晶态石英的石英砂泥浆缓慢倒入模具中，并通过旋转台(4)旋转震动模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为1.2-1.3mm时，通过升降机(1)带动联动主板(2)下降，使隔热板(7)盖紧隔热外壳(5)，通过加热电极(8)对半晶态石英进行加热熔制；

步骤5：微晶态合成石英熔制

半晶态石英保温，升降机(1)升起加热电极(8)，半晶态石英冷却，在其表面通过HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)喷覆HG-20聚乙烯亚胺，将用于制备微晶态合成石英的石英砂泥浆缓慢倒入模具中，并通过旋转台(4)旋转震动模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为0.9-1.1mm时，通过升降机(1)带动联动主板(2)下降，使隔热板(7)盖紧隔热外壳(5)，通过加热电极(8)对微晶态合成石英进行加热熔制；

步骤6：内层合成石英熔制

微晶态合成石英保温，升降机(1)升起加热电极(8)，微晶态合成石英冷却，在其表面通过HG-20聚乙烯亚胺雾化喷头(16)喷覆HG-20聚乙烯亚胺，将用于制备内层合成石英的石英砂泥浆缓慢倒入模具中，并通过旋转台(4)旋转震动模具，待石膏内壁吸附的泥浆厚度为0.5-0.8mm时，通过升降机(1)带动联动主板(2)下降，使隔热板(7)盖紧隔热外壳(5)，通过加热电极(8)对内层合成石英进行加热熔制；

步骤6：脱模

内层合成石英熔制完成后，迅速将模具中多余泥浆倒出，当模具中的泥浆与石膏内壁脱离时，迅速进行脱模，并通过高纯惰性气体喷头(17)喷出高纯惰性气体对坯体进行降温，再清理掉坯体表面的SiC粉，并对坯体中的缺陷进行修补后既得石英坩埚坯体；

步骤7：石英坩埚坯体烧成

将石英坩埚坯体逐个放入带盖的氧化铝匣钵中，再将匣钵推入隧道炉中后，烧成即可。