專利名稱：陶瓷坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種納米金屬粉等生產(chǎn)過程中應用于等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置的陶 瓷坩堝。
背景技術(shù)：
在采用物理氣相法生產(chǎn)納米金屬粉的裝置中，如發(fā)明專利號為ZL 02110837. 4的發(fā)明 專利中公開的一種納米金屬粉的生產(chǎn)裝置中，需要坩堝作為容器來蒸發(fā)金屬液體?，F(xiàn)有 技術(shù)坩堝的形狀為常規(guī)的裝液體的容器的形狀其俯視形狀一般為圓形，其頂部為開口。 由于生產(chǎn)裝置采用等離子體轉(zhuǎn)移弧作為加熱源，所以，客觀要求等離子槍的電極、等離 子體轉(zhuǎn)移弧、金屬液體與直流電源必須構(gòu)成電回路，否則，該生產(chǎn)無法正常進行。為解 決以上問題，現(xiàn)有技術(shù)要求坩堝是良好導體，例如石墨坩堝、金屬坩堝或碳化物陶瓷坩 堝。但在實際生產(chǎn)過程中，以上三種現(xiàn)有技術(shù)的坩堝卻各有缺陷在金屬沸點的高溫下， 石墨易熔于許多金屬液體，造成石墨坩堝壽命短，同時對納米金屬粉的產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴 重的負面影響；在高溫下，由于金屬坩堝與所盛金屬之間易形成合金而影響生產(chǎn)正常進 行，所以，金屬坩堝需要用水冷卻坩堝外壁，這樣，就使坩堝熱損失增加，并且金屬液 面不易達到沸點溫度，造成能耗增加，而且在蒸發(fā)空腔內(nèi)部形成較冷的區(qū)域，對金屬粒 子的粒徑分布造成不良影響，直接影響納米金屬粉的產(chǎn)品質(zhì)量；在金屬沸點的高溫下， 碳化物陶瓷易溶于許多金屬液體，造成碳化物陶瓷坩堝壽命短，同時對納米金屬粉的產(chǎn) 品質(zhì)量造成嚴重的負面影響。采用氧化物陶瓷坩堝可以避免石墨坩堝、金屬坩堝和碳化 物陶瓷坩堝帶來的負面影響，可克服上述三種坩堝的缺陷，但氧化物陶瓷坩堝卻是不良 導電體，無法在等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置中使用。怎樣使坩堝本身既不影響納米金屬粉 的產(chǎn)品質(zhì)量，又有良好的導電性能來保證坩堝在等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置中的正常使用， 已成為很長時間來困擾需應用等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置的納米金屬粉等生產(chǎn)企業(yè)和科研 機構(gòu)的技術(shù)難題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種既不熔入所盛金屬或不與所盛金屬形成 合金而影響納米金屬粉的產(chǎn)品質(zhì)量，又具有良好導電性能的陶瓷坩堝。
本實用新型的技術(shù)方案解決方案是，提供一種陶瓷坩堝，其坩堝體的俯視形狀為圓 形且其頂部設有上開口，所述坩堝體指氧化物陶瓷材料的坩堝體，在坩堝體的底部設有 下開口，所述坩堝體下開口的直徑與坩堝體上開口的直徑比例為1 : 5 15;所述坩堝體 的底端面至坩堝體頂端面的高度尺寸與柑堝體上開口的直徑尺寸的比例為5 : 1 5。
采用以上結(jié)構(gòu)后，本實用新型陶瓷柑堝與上述的現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點 和有益效果
由于本實用新型陶瓷坩堝的坩堝體采用耐高溫的氧化物陶瓷材料的坩堝體，在金屬 沸點的高溫下，該陶瓷材料不會熔于金屬液體，有效地保證了納米金屬粉的產(chǎn)品質(zhì)量， 也大幅度延長了本實用新型陶瓷坩堝的使用壽命；本實用新型陶瓷坩堝也不會與所盛金屬之間形成合金而影響生產(chǎn)的正常進行，故不需用水冷卻坩堝外壁從而降低了能耗，避 免了溫度降低對金屬粒子的粒徑分布造成的不良影響，大幅度提高了納米金屬粉的產(chǎn)品 質(zhì)量。
又由于本實用新型在坩堝體的底部設有下開口，所述下開口的直徑與坩堝體上開口的直徑比例為1 : 5 15;所述坩堝體的底端面至坩堝體頂端面的高度尺寸與坩堝體上開口的直徑尺寸的比例為5 : 1 5。這樣的結(jié)構(gòu)和比例關(guān)系使得在納米金屬粉等生產(chǎn)過程中應用于等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置的本實用新型陶瓷坩堝，科學利用了金屬液體在陶瓷坩 堝體中的溫度梯度分布，使陶瓷坩堝體內(nèi)的上層金屬液體達到沸點，而陶瓷坩堝體底部 的金屬溫度卻低于熔點，這樣，能夠使陶瓷坩堝體底部開口處的金屬凝固起來，使坩堝 體內(nèi)的金屬液體不會泄漏，而底部開口處的凝固金屬又成為金屬液體與外部電路的連接 處，即完全滿足了等離子槍的電極、等離子體轉(zhuǎn)移弧、金屬液體與直流電源必須構(gòu)成電 回路的必要條件，保證了本實用新型陶瓷坩堝在等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置中及納米金屬 粉生產(chǎn)中的正常使用。
該實用新型解決了很長時間來困擾需應用等離子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置的納米金屬粉等 '生產(chǎn)企業(yè)和科研機構(gòu)的技術(shù)難題，具有廣泛的實用推廣價值。
作為改進，所述下開口的直徑與坩堝體上開口的直徑比例優(yōu)選為1 : 8 10;所述坩堝體的底端面至柑堝體頂端面的高度尺寸與坩堝體上開口的直徑尺寸的比例優(yōu)選為5: 3。在該比例下，金屬液體在陶瓷坩堝體中的溫度梯度分布更理想，陶瓷坩堝體底部開口處的金屬凝固性更好，使坩堝體的熱損失更小。
作為進一步改進，所述的坩堝體的主視形狀優(yōu)選漏斗形所述的坩堝體的上開 口與坩堝體的下開口在同一條垂直線上，形成上開口的坩堝體壁的延長線與形成下 開口的坩堝體壁平行，形成上開口的坩堝體壁與形成下開口的柑堝體壁之間由圓錐 形體壁連成整體的坩堝體。在該坩堝體形狀下，能使較小的金屬液體體積具有更大 的蒸發(fā)面積，也能使金屬液面至坩堝體下開口端的溫度差更大。


圖1是本實用新型陶瓷坩堝的一種具體實施例在使用中的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型陶瓷坩堝的另一種具體實施例在使用中的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中所示1、坩堝體，1.1、上開口， 1.2、下開口， 2、金屬液體，3、液面線，4、
金屬固體，5、等離子體轉(zhuǎn)移弧，6、噴嘴的電極，7、石墨，8、導線，9、直流電源，d、
坩堝體下開口的直徑，D、坩堝體上開口的直徑，L、坩堝體底端面至坩堝體頂端面的高
度，C、垂直線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1、圖2所示，本實用新型陶瓷塒堝，其坩堝體1的俯視形狀為圓形且其頂部設 有圓形的上開口 1. 1。所述坩堝體1采用氧化物陶瓷材料的坩堝體1，即采用氧化物純度 大于95%的陶瓷材料的坩堝體1。所述的氧化物一般采用氧化鋁、氧化鎂或氧化鋯。在坩 堝體1的底部設有下開口 1. 2，所述坩堝體1下開口 1. 2的直徑d與坩堝體1上開口 1.1 的直徑D的比例為1 : 5 15，優(yōu)選為1 8~10;所述坩堝體1的底端面至坩堝體1的頂 端面的高度L尺寸與坩堝體1上開口 1.1的直徑D尺寸的比例為5 : 1 5，優(yōu)選為5 : 3。
參見圖l，本實用新型陶瓷坩堝一種具體實施例，其俯視形狀為圓形，其頂部設有圓 形的上開口l.l，其底部設有圓形的下開口 1.2;其主視形狀為漏斗形，即所述的坩堝體 1的上開口 1.1與下開口 1. 2在同一條垂直線C上，形成上開口 1. 1的坩堝體壁的延長線 與形成下開口 1. 1的坩堝體壁平行，形成上開口 1.1的坩堝體壁與形成下開口 1.1的坩 堝體壁之間由圓錐形體壁連成整體的坩堝體1。
參見圖2，本實用新型陶瓷坩堝另一種具體實施例，其俯視形狀為圓形，其頂部設有 圓形的上開口l.l，其底部設有圓形的下開口 1.2，所述的坩堝體l的上開口 l.l與坩堝 體l的下開口 1.2在同一條垂直線C上，其主視形狀為上大下小的中空圓錐臺體(中空 圓臺體)。
如圖1、圖2所示，在實際操作中的常規(guī)做法是，其液面線3 —般低于坩堝體1頂端 面2 5厘米。
如圖1、圖2所示，上述結(jié)構(gòu)和比例關(guān)系使得在納米金屬粉等生產(chǎn)過程中應用于等離 子體轉(zhuǎn)移弧加熱裝置的本實用新型陶瓷坩堝，科學利用了金屬液體在陶瓷坩鍋體1中的 溫度梯度分布，使陶瓷坩堝體l內(nèi)的上層金屬液體2達到沸點，而陶瓷柑堝體l底部的 金屬溫度卻低于熔點，這樣，能夠使陶瓷坩堝體底部開口處的金屬凝固起來，使坩堝體l 內(nèi)金屬液體2不會泄漏，而底部開口處的凝固金屬又成為金屬液體2與外部電路的連接 處，完全滿足了等離子槍的電極6、等離子體轉(zhuǎn)移弧5、金屬液體2與直流電源9必須構(gòu) 成回路的必要條件。如圖l、圖2所示，在坩堝體l的低端墊有導電的石墨7。直流電源 9的負極、導線8、噴嘴的等離子槍的電極6、等離子體轉(zhuǎn)移弧5、金屬液體2、金屬固體 4、石墨7、導線8與直流電源9的正極聯(lián)通構(gòu)成通電回路。
以上僅就本實用新型較佳的實施例作了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。 本實用新型不僅局限于以上實施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化，如所述的電源的正負極 可以互換；所述的坩堝體1的主視形狀還可以是其它形狀，如坩堝體1的上開口 1. 1與 坩堝體l的下開口 1.2可不在一條垂直線上；等。凡在本實用新型獨立權(quán)利要求的保護 范圍內(nèi)所作的各種變化均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種陶瓷坩堝，其坩堝體(1)的俯視形狀為圓形且其頂部設有上開口(1.1)，其特征在于所述坩堝體(1)指氧化物陶瓷材料的坩堝體(1)，在坩堝體(1)的底部設有下開口(1.2)，所述坩堝體(1)下開口(1.2)的直徑(d)與坩堝體(1)上開口(1.1)的直徑(D)比例為1∶5～15；所述坩堝體(1)的底端面至坩堝體(1)頂端面的高度(L)尺寸與坩堝體(1)上開口(1.1)的直徑(D)尺寸的比例為5∶1～5。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷坩堝，其特征在于所述下開口 (1.2)的直徑(d)與坩堝體(1)上開口 (1.1)的直徑(D)比例為1 8 10。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷坩堝，其特征在于所述坩堝體(1)的底端面至坩堝體(i)頂端面的高度a)尺寸與坩堝體(i)上開口 (i.i)的直徑(D)尺寸的比例為5 :
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷坩堝，其特征在于所述的坩堝體(1)的上開口 (1. 1)與坩堝體的下開口 (1.2)在同一條垂直線(C)上，形成上開口 (1.1)的坩堝體壁的延長線與形成下開口 (1.1)的坩堝體壁平行，形成上開口 (1.1)的坩堝體壁與形成下開 口 (1.1)的坩堝體壁之間由圓錐形體壁連成整體的坩堝體(1)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷坩堝，其特征在于所述的坩堝體(1)的上開口 (1. 1)與坩堝體的下開口 (1.2)在同一條垂直線(C)上，所述坩堝體(1)為上大下小的中空圓錐臺體。
專利摘要本實用新型公開了一種陶瓷坩堝，其坩堝體(1)的俯視形狀為圓形且其頂部設有上開口(1.1)，所述坩堝體(1)指氧化物如氧化鋁、氧化鎂或氧化鋯陶瓷材料的坩堝體(1)，在坩堝體(1)的底部設有下開口(1.2)，所述坩堝體(1)下開口(1.2)的直徑(d)與坩堝體(1)上開口(1.1)的直徑(D)比例為1∶5～15；所述坩堝體(1)的底端面至坩堝體(1)頂端面的高度(L)尺寸與坩堝體(1)上開口(1.1)的直徑(D)尺寸的比例為5∶1～5。該陶瓷坩堝既不熔入所盛金屬或不與所盛金屬形成合金而影響納米金屬粉的產(chǎn)品質(zhì)量，又具有良好導電性能。
文檔編號F27B14/10GK201181153SQ200820084328
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者王利平, 陳鋼強 申請人:寧波廣博納米材料有限公司