CN103673596A - 一种半熔式坩埚加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半熔式坩埚加热装置，属于坩埚应用技术领域，包括水冷箱（1）、保温层（2）、坩埚层（3），所述的水冷箱（1）内部设置有冷却槽（1.1），水冷箱（1）内还填充有保温层（2），保温层（2）上放置有坩埚层（3）。有益效果是：该加热装置对沸点温度达2000℃以上的物质有效加热，满足其加热需求，同时加热装置结构简单，成本低，在加热过程中有效延长了坩埚的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热装置，特别涉及一种半熔式坩埚加热装置，属于坩埚应用技术领域。
背景技术
现有的坩埚多采用极耐火的材料，如粘土、石墨、瓷土、石英或较难熔化的金属铁等制成，因此坩埚常用于物质的高温加热处理过程。在科研实验或工业化生产中，为了使某种物质或高熔沸点金属熔化、沸腾，挥发，首先要选择熔点高于此种物质或金属沸点的坩埚，然后才能将其放入坩埚内加热、熔化、沸腾、挥发。现有坩埚的熔点虽能达到1600℃以上，但对于某些高沸点（沸点温度达2000℃以上）的金属物质，如沸点为5425℃的金属钽，仍无法满足其加热需求，如果采用其他高温设备进行加热，设备结构复杂、成本较高，而且普通坩埚长期处于加热状态，寿命较短，不利于大规模的工业化生产应用。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种半熔式坩埚加热装置，能对高沸点（沸点温度达2000℃以上）物质有效加热，满足其加热需求，同时加热装置结构简单，成本低，在加热过程中有效延长了坩埚的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的一种半熔式坩埚加热装置，包括水冷箱、保温层、坩埚层，所述的水冷箱内部设置有冷却槽，水冷箱内还填充有保温层，保温层上放置有坩埚层。
进一步的，所述的坩埚层包括数量不少于两层的坩埚。
进一步的，所述的坩埚层中相邻两层坩埚的材质相同或不同。
进一步的，所述的冷却槽由两层不锈钢组成。
进一步的，所述的保温层由石墨毡组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）半熔式坩埚加热装置能满足不同熔沸点物质的加热要求，坩埚层中的被加热物体分为沸腾区、熔化区及凝固区，即坩埚层内的被加热物存在明显的温度梯度及两个物理相点，即沸点与熔点交界区，对温度范围为2000℃以上的高熔沸点物质可有效的进行加热，熔化，沸腾，挥发等工艺处理，不需使用其他结构复杂、成本高的加热设备完成。
（2）使用半熔式坩埚加热装置对物质进行加热时，不需向坩埚内添加其他物质，坩埚不与被加热物的液相接触，并且存在较低的温度梯度区域，不与被加热物发生物理与化学反应，有效避免了产品的污染。
（3）使用时，可以将多层相同材质、多层不同材质的坩埚单独或配合使用，有效的提高了坩埚使用性能；当使用的坩埚层中的坩埚的材质不相同时，外层坩埚可以有效的降低内层坩埚的热量损失，提高能量的利用率，提高加热效率。
（4）通过在水冷箱中的冷却槽内通入冷却水，对坩埚有效降温，保证坩埚在其耐温范围内，并且不会因高温或与被加热材料的液相接触而引起物理或化学反应导致对坩埚的消耗，延长了坩埚的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、水冷箱，1.1、冷却槽，2、保温层，3、坩埚层，4、加热源，5、沸腾区，6、熔融区，7、凝固区。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种半熔式坩埚加热装置，包括水冷箱1、保温层2、坩埚层3，所述的水冷箱1内部设置有冷却槽1.1，水冷箱1内还填充有保温层2，保温层2上放置有坩埚层3。
作为本发明的进一步改进，所述的坩埚层3包括数量不少于两层的坩埚，相邻两层坩埚的材质相同或不同都可有效的提高坩埚使用性能；当使用的坩埚层3中的坩埚的材质不相同时，外层坩埚可以有效的降低内层坩埚的热量损失，提高能量的利用率，提高加热效率。
作为本发明的进一步改进，冷却槽1.1由两层不锈钢组成，密闭效果好，有效对坩埚层3中靠近冷却槽1.1的外层坩埚进行冷却。
作为本发明的进一步改进，保温层2由石墨毡组成，保温效果好。
实施例一
使用等离子加热蒸发冷却物理气相法进行加热，先选定合适数量的材质相同或不同的坩埚组成坩埚层3。当需对沸点为5425℃的金属钽进行加热时，先选择适合尺寸要求的钽锭作为内层被加热物，然后在钽锭外侧包覆相应尺寸的石墨坩埚，在坩埚层3外与冷却槽1.1之间安装石墨毡作为保温层2，打开加热源4进行加热，一段时间后，内层坩埚中的物质分为沸腾区5、熔融区6、凝固区7三层，根据需要从沸腾区5收集金属蒸汽。在加热过程中，将冷却槽1.1内通入冷却水，可以有效的对外层坩埚进行降温，保证坩埚层3存在于低于被加热物熔点的温度梯度区域内（低于钽的熔点2996℃），防止坩埚自身融化或与钽发生物理或化学反应，从而延长了坩埚的使用寿命。
使用半熔式坩埚加热装置时，先根据被加热物的理化指标与温度梯度需要选择坩埚层3，选定相同材质、不同材质的坩埚单独或配合使用，有效的提高了坩埚使用性能。加热中，被加热物体分为沸腾区5、熔化区6及凝固区7，即坩埚层3内的被加热物存在明显的温度梯度及两个物理相点，即沸点与熔点交界区，加热时不需向坩埚内添加其他物质，坩埚不与被加热物液相接触，并且存在较低的温度梯度区域内，不与被加热物发生物理与化学反应，有效避免了产品的污染。当使用的坩埚层3中的坩埚的材质不相同时，外层坩埚可以有效的降低内层坩埚的热量损失，提高能量的利用率，提高加热效率。通过在水冷箱1中的冷却槽1.1内通入冷却水，对坩埚有效降温，保证坩埚在其耐温范围内，并且不会因高温或与被加热材料的液相接触而引起物理或化学反应导致对坩埚的消耗，延长了坩埚的使用寿命。
Claims (5)
1.一种半熔式坩埚加热装置，其特征在于，包括水冷箱（1）、保温层（2）、坩埚层（3），所述的水冷箱（1）内部设置有冷却槽（1.1），水冷箱（1）内还填充有保温层（2），保温层（2）上放置有坩埚层（3）。
2.根据权利要求1所述的半熔式坩埚加热装置，其特征在于，所述的坩埚层（3）包括数量不少于两层的坩埚。
3.根据权利要求2所述的半熔式坩埚加热装置，其特征在于，所述的坩埚层（3）中相邻两层坩埚的材质相同或不同。
4.根据权利要求1或2所述的半熔式坩埚加热装置，其特征在于，所述的冷却槽（1.1）由两层不锈钢组成。
5.根据权利要求1或2所述的半熔式坩埚加热装置，其特征在于，所述的保温层（2）由石墨毡组成。
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