一种多晶氟化物镀膜颗粒及其制备工艺与装置的制作方法

本发明属于陶瓷，具体涉及一种多晶氟化物镀膜颗粒及其制备工艺与装置。

背景技术：

1、氟化锂的多晶颗粒，作为镀膜材料用在oled显示面板制备上，作为一个提高亮度的功能膜层。目前，氟化锂多晶镀膜颗粒的生产方法是将氟化锂粉末在石墨坩埚内熔化后静态生长成多晶块，然后破碎筛分成颗粒，即得到产品。这种产品是不规则形状，容易吸潮，过多的水含量会引起晶体表面不光滑，透明度及透过率也明显变差，使用时会影响产品性能。而且在生产过程中也会接触到空气中的水份。潮解以后的氟化锂颗粒，放到镀膜机里头以后，会释放水汽，毒化发光层。

2、另一方面，氟化锂晶体的硬度低、易解离、易潮解、线性热膨胀系数高的物理性质使得其加工困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多晶氟化物镀膜颗粒，更具体为圆柱形多晶氟化锂颗粒，直径5-20mm，表观密度是理论密度的99.8％以上，表面规则密实，不易吸潮，水分含量不超过10ppm。

2、本发明的另一目的在于提供一种制备圆柱形氟化物镀膜颗粒的装置与工艺，解决现有产品形状不规则、易吸潮问题，提高产品的性能，同时提高产品的生产效率。本发明的目的可以通过以下技术途径实现。

3、一种多晶氟化物镀膜颗粒的制造装置，是一个同时具备真空和惰性气氛保护能力的立式炉，从上到下依次包括熔炼腔体、结晶腔体、出料过渡仓；熔炼腔体为密闭腔体，腔壁设有真空系统连接口；腔体内包括熔炼坩埚与加热装置；熔炼坩埚底部设有开口连通结晶腔体内的铸造坩埚，开口与流量控制塞棒闭合连接，通过移动流量控制塞棒来控制熔炼坩埚底部开启与闭合程度，调整熔炼坩埚熔体的流出速度；结晶腔体内铸造坩埚下端与结晶器连接，结晶器下方设有牵引机构，牵引机构包括牵引盘以及牵引盘上的若干牵引棒，用于将多工位制得的多晶氟化物晶棒下引至切断机构进行切割；结晶腔体为密闭腔体，与水冷循环系统相连，侧壁设有真空系统连接口，下端与出料过渡仓相连，连接处设有第一挡板阀，；出料过渡仓为密闭腔体，侧壁设有真空系统连接口，下端为物料出料口，底部设有挡板阀控制出料口开合。

4、优选的，结晶器为并联多孔的结构，同时并排下引多根晶棒。

5、本发明还提供了应用上述装置制备多晶氟化物镀膜颗粒的方法，包括以下步骤：

6、(1)将熔炼腔体底部的流量控制塞棒处于紧闭状态，装入氟化物原料，抽真空，打开加热系统预热；

7、(2)充入惰性气氛气体，使熔炼腔体压力达到0.04mpa～0.08mpa；继续升温将熔炼坩埚内氟化物粉末熔融，得到熔体；减少充气量，保持较高真空度有利于降低熔体中的气体杂质含量。

8、(3)打开结晶器冷却系统，调整结晶腔体的压力，打开流量控制塞棒，将熔体注入铸造坩埚中；当铸造坩埚中液位量达到四分之三时，开动牵引机构，牵引棒将熔体引入结晶器中，牵引棒速度为5～15mm/min；调整流量控制塞棒，调整熔炼坩埚熔体的流出速度，使铸造坩埚内的液位保持恒定；熔体在结晶器出口处结晶固化为晶棒；牵引棒的速度与氟化锂结晶速度保持一致。

9、(4)将步骤(3)晶棒下拉进入切断机构，将晶棒切成颗粒；

10、(5)打开结晶腔体底部挡板阀，颗粒落入出料过渡仓，关闭结晶腔体底部挡板阀，打开出料过渡仓出料口，颗粒落入真空包装系统打包。

11、优选的，步骤(2)结晶器上部温度为840℃，中部温度为760±20℃，出口温度为600±50℃，温度通过结晶器冷却水的通入速度控制。

12、优选的，步骤(1)预热温度300℃～500℃；熔炼腔体真空压力不超过0.01pa，恒定温度2～8小时。

13、优选的，步骤(2)熔融温度880～900℃，完全熔融后，调整熔炼腔体的压力为0.04～0.02mpa进行保温。氟化锂熔点845℃，熔融温度高于熔点20～100℃皆可。

14、优选的，步骤(3)结晶腔体的压力0.02mpa～0.04mpa。

15、优选的，步骤(5)颗粒转移的方法具体为，依次打开结晶腔体底部挡板阀，颗粒落入出料过渡仓，再关闭结晶腔体底部挡板阀，打开出料过渡仓底部挡板阀，颗粒落入出料口，再关闭出料过渡仓挡板阀，打开真空系统，抽真空至好于5pa，充入惰性气氛气体至1大气压，完成一个出料的循环。

16、有益效果：本发明采用连铸动态结晶的方式制备多晶氟化锂，可获得任意长或特定长度的规则圆柱形晶棒，表面规则密实，不易吸潮。

17、连续铸造工艺在金属材料制备中是常见的，尚未有报道氟化物晶体等无机非金属材料采用连铸的方式来制备。因为金属与无机非金属的材料性能差异极大，氟化物晶体的制备更多地依赖于特定的成型方法和技术，其制备过程需要精确的控制和特定的技术手段以确保晶体的质量和性能。可以分为气相法，溶液法，熔体法，外延法等，应用比较广泛和成熟的是熔体生长法。典型的熔体生长技术主要包括提拉法、坩埚下降法、定向凝固法、区熔法等。这些晶体生长方法的共同特点是速度慢。

18、本发明开创性地将连续铸造工艺应用于氟化锂晶体的生长，不断补充原料，还可以实现连续生产，生产效率比静态多晶炉效率高，有利于大规模生产和连续化生产。

技术特征：

1.一种多晶氟化物镀膜颗粒，其特征在于所述多晶氟化物镀膜颗粒形态为圆柱形颗粒，直径5mm-20mm，表观密度是理论密度的99.8％以上；纯度不低于99.995wt.％，水分含量不超过10ppm；所述氟化物选自氟化锂。

2.一种多晶氟化物镀膜颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中所述结晶器(22)上部温度为840℃，中部温度为760±20℃，出口温度为600±50℃，温度通过结晶器(22)冷却水的通入速度控制，所述冷却水进水温度40～65℃。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中所述预热温度300℃～500℃；所述熔炼腔体(1)真空压力不超过0.01pa，恒定温度2～8小时。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二所述氟化物原料完全熔融后，调整熔炼腔体(1)的压力为0.02mpa～0.04mpa进行保温。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中所述结晶腔体(2)的压力0.02mpa～0.04mpa。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤五中颗粒转移的方法具体为，依次打开所述结晶腔体(2)底部挡板阀，颗粒落入所述出料过渡仓(3)，再关闭所述结晶腔体(2)底部挡板阀，打开所述出料过渡仓(3)底部挡板阀，颗粒落入出料口(33)，再关闭所述出料过渡仓(3)挡板阀，打开真空系统，抽真空至小于5pa，充入惰性气氛气体至1大气压，完成一个出料的循环。

8.用于权利要求2～7任一项所述多晶氟化物镀膜颗粒制备方法的装置，其特征在于，包括一个同时具备真空和惰性气氛保护能力的立式炉，从上到下依次包括熔炼腔体(1)、结晶腔体(2)、出料过渡仓(3)；所述熔炼腔体(1)为密闭腔体，其腔壁设有真空系统连接口(4)；所述熔炼腔体(1)内包括熔炼坩埚(11)与加热装置；所述熔炼坩埚(11)底部设有开口连通所述结晶腔体(2)内的铸造坩埚(21)，所述开口与流量控制塞棒(12)闭合连接，通过移动所述流量控制塞棒(12)控制所述熔炼坩埚(11)底部开启与闭合程度，调整熔炼坩埚(11)熔体的流出速度；所述结晶腔体(2)内铸造坩埚(21)下端与结晶器(22)连接，所述结晶器(22)下方设有牵引机构(23)，所述牵引机构(23)包括牵引盘(231)以及牵引盘(231)上的若干牵引棒，用于将多工位制得的多晶氟化物晶棒下引至切断机构(24)进行切割，所述结晶腔体(2)为密闭腔体，侧壁设有真空系统连接口(4)，下端与所述出料过渡仓(3)相连，连接处设有挡板阀用于控制所述结晶腔体(2)底部开合；所述出料过渡仓(3)为密闭腔体，侧壁设有真空系统连接口(4)，下端为物料出料口(33)，底部设有挡板阀用于控制出料口(33)开合。

9.根据权利要求8所述装置，其特征在于，所述结晶器(22)为并联多孔的结构，同时并排下引多根晶棒。

技术总结
本发明公开一种多晶氟化物镀膜颗粒及其制备工艺与装置，多晶氟化物镀膜颗粒形态为规则圆柱形颗粒，直径5‑20mm，表观密度是理论密度的99.8％，纯度99.995wt.％以上。制备装置是一个同时具备真空和惰性气氛保护能力的立式炉，从上到下依次包括熔炼腔体、结晶腔体、出料过渡仓；氟化物粉末完全熔化后，熔体进入结晶腔体中形成圆柱体多晶棒，然后定尺切断，切成颗粒。本发明高效连铸生产多晶氟化物镀膜颗粒，提高自动化水平，不断补充原料，还可以实现连续生产。

技术研发人员：王玉科,王建兵
受保护的技术使用者：龙岩赛钠尔光电材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30