自持式坩埚的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自持式坩埚，该坩埚本体（1）采用的材质与其所要加热的物质相同；该坩埚本体（1）的外表面还包覆有双层冷却结构（2），冷却结构（2）包括冷却内层（21）和冷却外层（22）；冷却外层（22）的底部设置有冷却介质进口（31），冷却外层（22）的顶部设置有冷却介质出口（32）。本坩埚在加热时，由其外部的冷却结构的配合作用，使得坩埚内的物质能够由加热中心向外围逐步呈现沸腾、熔融、凝固三种状态，并以熔融区和凝固区的产物保护加热中心的汽化的目标产物以及坩埚本体，适用于任何高熔沸点金属或其他物质（晶体结构）熔化、沸腾或挥发的操作。
【专利说明】自持式坩埚
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种坩埚，尤其涉及一种能够适用于高沸点物质加热的坩埚。
【背景技术】
[0002]坩埚是用极耐火的材料(如粘土、石墨、瓷土、石英或较难熔化的金属铁等)所制的器皿或熔化罐，主要用于灼烧固体物质，以及溶液的蒸发、浓缩或结晶。
[0003]在实际的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、沸腾或挥发，首先要先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，再进行熔化、沸腾、挥发等操作。现有技术中，有些坩埚的熔点较高(1600°C以上)，但是，对于高沸点的金属(如金属钽的沸点为5425°C)来讲，现有坩埚在此种情况下仍然无法满足耐高温的要求，而且坩埚经常遇高温加热，导致其寿命较短，不利于大规模的工业化生产。
【发明内容】
[0004]针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种自持式坩埚，以达到经加热将任何高熔沸点金属或其他物质(晶体结构)熔化、沸腾或挥发的功用。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种自持式坩埚，该坩埚本体采用的材质与其所要加热的物质相同；该坩埚本体的外表面还包覆有双层冷却结构，冷却结构包括冷却内层和冷却外层；冷却外层的底部设置有冷却介质进口，冷却外层的顶部设置有冷却介质出□。
[0006]进一步的，所述的冷却内层采用不锈钢材质，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀，同时兼备耐热性能，适用于坩埚的使用环境。
[0007]进一步的，所述的冷却外层采用不锈钢材质，耐热性能及耐腐蚀性能俱佳，可延长使用寿命。
[0008]进一步的，所述的冷却结构内所流通的冷却介质为水，水来源广、价格低、成分稳定不易变质。
[0009]与现有的坩埚相比，一方面，本实用新型采用与其所要加热的物质相同的材质，使得坩埚的熔沸点与所要进行熔化、沸腾或挥发等操作的高熔沸点金属或其他物质(晶体结构)相同，无惧在高温加热时，坩埚因熔沸点过低而先融化的情况，可有效解决现有坩埚不适用对高熔沸点物质的加热、熔化、沸腾、挥发等操作的问题。
[0010]另一方面，本实用新型增设冷却结构，使在坩埚本体内加热的物质呈现三种状态，处于其中心加热点的物质达到沸腾挥发状态，处于加热点稍外围的物质为熔融状态，处于加热点最外围的物质为固体状态，尤其为获取中心沸腾区的气态物质，熔融区的液态物质在气态物质外围，可作为气态物质的分界线和保护介质，凝固区的固态物质可作为气态物质以及坩埚本体的防护介质。
[0011]此外，本实用新型还具有以下有益效果:坩埚内无需添加异物即可加热高熔沸点物质，可避免污染产品；采用冷却结构可有效保护坩埚本体不受过热的侵袭，以延长坩埚的使用寿命；安装工艺简单明了，安装周期短，利于大规模的工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型的实施示意图。
[0014]图中:1、坩埚本体，2、冷却结构，21、冷却内层，22、冷却外层，31、冷却介质进口，32、冷却介质出口。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0016]如图1所示，为能够胜任加热高沸点物质，本实用新型的坩埚本体I采用的材质与其所要加热的物质相同，便可克服普通坩埚材质熔点不足等缺陷，以便顺利对任何高熔沸点金属或其他物质(晶体结构)进行熔化、沸腾或挥发等操作。
[0017]并且，坩埚本体I的外表面还包覆有双层冷却结构2，冷却结构2设置有冷却内层21和冷却外层22。本实用新型在加热时，还能利用坩埚本体I外围包覆的两层冷却结构2，使得贴近坩埚加热部分的冷却介质持续流动，携带走大量的热量，从而保证坩埚本体I的持续散热，而不被高热轻易熔化。
[0018]上述实施例中，冷却内层21和冷却外层22可选用玻璃、陶瓷、不锈钢等材质，为保证密闭的效果，以及装置的耐热耐腐蚀性能，延长装置的使用寿命，所述的冷却内层21和冷却外层22优先采用不锈钢材质。
[0019]上述各实施例中，常用的冷却介质可为水、油、淬火剂等，综合考虑冷却介质性能、成本和方便性，冷却结构2内所流通的冷却介质选择为水，冷却外层22的底部设置有冷却介质进口 31，可通过管路与自来水管相连接，对冷却结构2进行通水，而冷却外层22的顶部设置有冷却介质出口 32，可通过软管将冷却结构2中的水流排走或回收。
[0020]使用时，因坩埚本体I的厚度及几何尺寸与物质的熔沸点相关，故而在实施时，首先根据坩埚所要加热的物质的熔沸点，选择几何尺寸合适的坩埚，所要加热的物质的熔沸点越高，所选坩埚本体I的厚度及几何尺寸也可相应的增大。
[0021]为获得某高熔沸点的金属的气态物质，如图2所示，加热时，加热源选用等离子电弧，自坩埚本体I正上方，对坩埚本体I内中心点的物质进行加热，一边加热一边利用冷却结构2内的水流对坩埚本体I进行冷却，则坩埚本体I在中心加热和外围冷却的双重作用下，在其内加热的物质可大致形成三种状态:坩埚本体I中心处为沸腾区，是最接近加热源的核心区域，此加热中心点处的物质为沸腾挥发的气态，所产生的气化的金属物质即为目标物质；坩埚本体I内最外围处为凝固区，离加热源最远、且最接近密闭的冷却结构2，此处的物质被冷却为低于熔点的固态，并且所要加热的物质与坩埚本体I为同一材质，则此处的固态物质沉覆在坩埚本体I的内表面，加厚坩埚本体I的壁厚，不仅能够保护坩埚本体I不受高温熔坏，还能够防止中心沸腾区内的核心物质向外围渗漏；而介于上述两者间的区域为熔融区，所得的物质即为熔融的液态，将沸腾区的物质圈起，是气态物质的分界处，也是保护坩埚本体I中心沸腾区内的核心物质不外渗的介质层。[0022]此外，在加热操作结束后，也可继续使用冷却结构2，以根据需要对坩埚本体I内的物质进行快速冷却。
[0023]本实用新型适用于普通坩埚因熔沸点过低而无法加热的高熔沸点金属或其他物质(晶体结构)的熔化、沸腾或挥发等操作，尤其适用于获得高纯度的气态的高熔沸点的金属物质。
【权利要求】
1.一种自持式坩埚，其特征在于，该坩埚本体(I)采用的材质与其所要加热的物质相同；该坩埚本体(I)的外表面还包覆有双层冷却结构(2)，冷却结构(2)包括冷却内层(21)和冷却外层(22);冷却外层(22)的底部设置有冷却介质进口(31 )，冷却外层(22)的顶部设置有冷却介质出口(32)。
2.根据权利要求1所述的一种自持式坩埚，其特征在于，所述的冷却内层(21)采用不锈钢材质。
3.根据权利要求1或2所述的一种自持式坩埚，其特征在于，所述的冷却外层(22)采用不锈钢材质。
4.根据权利要求1或2所述的一种自持式坩埚，其特征在于，所述的冷却结构(2)内流通的冷却介质为水。
【文档编号】B01L3/04GK203586789SQ201320610418
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】赵登永, 王光杰, 舒丽红, 彭家斌 申请人:江苏博迁新材料有限公司