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钨钼制品在蓝宝石长晶炉中的应用

  • 发布日期:2020-09-01      浏览次数:38
    •    纯钨钼产品是作为蓝宝石生长炉的重要材料。蓝宝石长晶炉用钨钼制品主要是以纯度高于99.95%的钨原料和钼原料生产而成的产品,包含钨坩埚、钨板、钨片、钨丝、钨电极屏、钨筒、钨隔热屏、钼坩埚、钼隔热屏、钼发热体、钼热场、钼支撑架和钼电极屏等。除了钨钼制品外,钨铼丝也是蓝宝石炉中所需的一种产品。
        
        长晶炉的一个重要载体便是钨钼坩埚。采用铱坩埚的一般铱坩埚本身就是发热体,但是采用钨、钼坩埚的较少采用坩埚本身来做发热体.Ikal-200型晶体生长炉,采用钨坩埚、钼坩埚、钼隔热屏、钨加热体,在高温下将挥发出钼和钨原子。当然采用钨、钼坩埚本身做发热体的也不是没有,都是相对而言,工艺的选择和温场的设置都是非常关键的因素。不同的晶体生长方法,使用的坩埚也会不同,如泡生法(KY)一般使用钨坩埚,热交换法(HEM)一般使用钼坩埚,因为热交换法后面要砸锅取单晶,而钼坩埚价格便宜。根据坩埚制造工艺,又可分为压制烧结坩埚和旋压坩埚,压制烧结坩埚质量较低,纯度、密度较低,使用寿命相对较短,价格相对便宜;旋压坩埚质量较高,纯度、密度较高,使用寿命较长,价格高。国内长晶炉一般是采用压制烧结坩埚。
        
        蓝宝石炉用钨钼制品是钢灰色至锡白色的坚硬金属,非常纯的钨可以拉锯锯开(纯钨很脆,不易加工)。钨的加工手段有锻造、拉伸和冲击。在所有金属中钨的熔点很高,为3415℃,蒸汽压低,在抗张强度高(1650℃时)。防腐性能非常好,大多数无机酸对其侵蚀很小。在空气里其表面形成一层保护性氧化物,但是在高温下会完全氧化。钼产品也是耐高温、高熔点的难熔金属。
        
        蓝宝石生长炉旨在通过泡生法来培育蓝宝石单晶体。这种方法是通过将钨坩埚内的原材料(氧化铝)加热至其熔点2050度或以上,然后逐渐降低熔化温度,并使其结晶成特殊颗粒。该生长炉是在一个有着特殊的隔热外壳、盖子和加热器的密闭式结晶器中构造的。因此也就出现了蓝宝石长晶炉用钨钼制品。
        
        蓝宝石晶体的化学成分为氧化铝(α-Al2O3),是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构。就颜色而言,单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的,因不同显色元素离子渗透于生长中的蓝宝石,因而使蓝宝石显出不同的颜色。在自然界中当蓝宝石在生长时,晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时,会使晶体呈现蓝色成为蓝宝石(Sapphire)。当晶体内含有铬离子(Cr3+)时,会使晶体呈现红色红宝石(Ruby)。又当晶体内含有镍离子(Ni3+)时,会使晶体呈现黄色成为黄宝石。用于生长蓝宝石的长晶炉便是影响蓝宝石质量的关键。
        
        钨钼制品是适合蓝宝石长晶的关键载体。采用钨钼作为材料,能够很好的保护蓝宝石的纯度,因为钨钼是耐高温的难熔金属,不易与蓝宝石发生反应。
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