專利名稱：一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件背景技術(shù)目前許多重要的金屬氮化物的晶體材料需要用高溫氣相法制備，例如，氮化鋁晶體的制備一般是用鎢坩堝加熱氮化鋁粉料或多晶材料到1900℃～2300℃使其氣化，然后在坩堝上部與坩堝蓋之間的低溫度區(qū)再結(jié)晶成晶體。鎢坩堝具有熔點高、導(dǎo)電性好、抗腐蝕性好等優(yōu)點，是高溫氣相法的首選坩堝材料。增加鎢坩堝的使用壽命有利于減少實驗費用和生產(chǎn)成本。
在使用高溫氣相法制備金屬氮化物晶體時，存在一個問題在2000℃以上的高溫條件下，鎢可以和金屬氮化物分解出的氣態(tài)金屬原子形成低熔點的合金。在高溫生長過程中，由于坩堝頂部的氣態(tài)金屬原子濃度比較高，在鎢坩堝體和蓋的內(nèi)表面會形成一個低熔點合金層。當(dāng)加熱結(jié)束后，坩堝體和蓋由于低熔點合金的作用，它們就粘結(jié)在一起，在取料時需要將蓋敲掉，這樣就造成坩堝體的頂部凹凸不平，影響坩堝以后的使用，降低了坩堝的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本和實驗費用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供了一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件，在一定溫度范圍內(nèi)解決了生長金屬氮化物晶體過程中鎢坩堝體和蓋粘結(jié)的問題，提高了鎢坩堝的使用壽命。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件，其形狀如圖1，在坩堝體和蓋之間放置一石墨環(huán)。石墨環(huán)的內(nèi)、外徑與坩堝的內(nèi)、外徑相同，石墨環(huán)要求厚度比較小，具體尺寸以及坩堝尺寸視具體生產(chǎn)條件而定。使用該組件在高溫、氮氣環(huán)境下將與石墨環(huán)相接觸的鎢坩堝體和蓋的表面碳化，形成碳化鎢保護層。以后使用此坩堝生長氮化物晶體時，可以在一定溫度范圍內(nèi)避免坩堝體和蓋的粘結(jié)。
本實用新型有以下特點和優(yōu)點石墨環(huán)在高溫條件下不揮發(fā)，只碳化與其相接觸的部分，不對鎢坩堝其它部分有影響；石墨環(huán)薄厚均勻，和鎢坩堝體和蓋緊密接觸，這樣坩堝表面被均勻的碳化；在放置過程中石墨環(huán)不會像石墨粉或纖維那樣飛灑四周、污染環(huán)境；鎢被碳化后的產(chǎn)物—碳化鎢—在高溫下性質(zhì)穩(wěn)定，抗金屬蒸汽腐蝕的能力強，在溫度不大于2300℃的范圍內(nèi)避免了坩堝體和蓋粘結(jié)，而且經(jīng)過一次碳化后，坩堝可以在不加石墨環(huán)的情況下多次使用；石墨環(huán)在高溫下會消耗掉加熱爐中剩余的氧雜質(zhì)，有效地避免了鎢坩堝被氧化。本實用新型有效地解決了鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的問題，提高了鎢坩堝的使用壽命。


圖1是本實用新型的剖視圖。
具體實施方式
本實用新型的組件如圖1所示，由坩堝蓋(1)、石墨環(huán)(2)、坩堝體(3)組成，堝體、堝蓋的材料為金屬鎢，石墨環(huán)的內(nèi)、外徑分別于坩堝體的內(nèi)、外徑相同，石墨環(huán)放置在堝體和堝蓋之間，并保持它的中心與坩堝的一致。
下面舉一用本實用新型生長氮化鋁晶體的實施例，對本實用新型進一步說明。首先，使用圖1所示形狀的組件，鎢坩堝外部直徑為45mm，高度為50mm，內(nèi)徑為35mm，內(nèi)部高度為40mm，石墨環(huán)外徑為45mm，內(nèi)徑為35mm，厚度為1mm，坩堝體、蓋和石墨環(huán)的中心一致，將坩堝放入中頻感應(yīng)加熱高溫爐中，抽真空至10-3Pa，再充入高純氮氣至1個大氣壓，按照一定的速率升溫至2000℃，恒溫2個小時，降至室溫，取出坩堝，這樣，和石墨環(huán)接觸的鎢坩堝體和蓋被碳化；然后往坩堝中加氮化鋁粉料，將料壓實，使表面平整，坩堝體上直接蓋上鎢坩堝蓋，將坩堝放入中頻感應(yīng)加熱高溫爐中，抽真空至10-3Pa，再充入高純氮氣至1個大氣壓，按照一定的速率升溫至2200℃，恒溫8個小時，在坩堝蓋內(nèi)側(cè)生長出質(zhì)量較好的大尺寸氮化鋁晶體，然后降溫至室溫，生長過程完成。整個生長過程，因為它們接觸的部分已碳化，坩堝體和蓋沒有粘結(jié)。
權(quán)利要求1.一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件，由鎢坩堝蓋[1]、石墨環(huán)[2]、鎢坩堝體[3]組成，其特征在于石墨環(huán)放在坩堝體和坩堝蓋之間，并且三者的中心一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件，其特征在于石墨環(huán)的內(nèi)、外徑分別與坩堝體的內(nèi)、外徑大小一致，石墨環(huán)的厚度為0.5～2mm，坩堝內(nèi)徑為20～80mm，內(nèi)部高度為30～90mm，坩堝外部是直徑為30～90mm，高度為35～105mm。
專利摘要本實用新型涉及一種避免鎢坩堝體和蓋在高溫下粘結(jié)的組件。為了解決用高溫氣相法制備金屬氮化物晶體材料時鎢坩堝體和蓋的粘結(jié)問題，本實用新型通過在鎢坩堝體和蓋之間放置合適大小的石墨環(huán)，在高溫條件下石墨環(huán)將和其相接觸的鎢坩堝體和蓋的表面發(fā)生碳化反應(yīng)，形成碳化鎢保護薄膜。以后使用此坩堝制備氮化物晶體材料時，可在溫度不大于2300℃范圍內(nèi)避免坩堝體和蓋的粘結(jié)，提高坩堝的使用壽命。
文檔編號F27B14/00GK2886482SQ200620006548
公開日2007年4月4日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者武紅磊, 鄭瑞生, 魯楓, 孫秀明 申請人:深圳大學(xué)