臥式CVD管式真空實驗爐的使用要求

一

、溫度控制要求

1. 多溫區(qū)控溫

• 分段控溫設(shè)計：通常配置 3-5 個獨立加熱區(qū)（如預熱區(qū)

  、主燒結(jié)區(qū)

  、冷卻區(qū)），每區(qū)通過 PID 溫控系統(tǒng)獨立調(diào)節(jié)

  ，控溫精度需達到 ±1℃（1400℃時）

  。

• 溫度均勻性：爐膛軸向溫度偏差 ≤ ±3℃（空載測試），需通過熱電偶校準確保燒結(jié)區(qū)溫度一致性

  。

• 梯度燒結(jié)：支持線性或非線性溫度梯度設(shè)置（如 1000-1400℃漸變）

  ，適用于材料相變研究或梯度功能材料制備。

2. 升降溫速率優(yōu)化

• 升溫速率：建議 ≤ 100℃/h（根據(jù)材料熱膨脹系數(shù)調(diào)整）

  ，避免熱應力導致樣品開裂

  。

• 保溫時間：根據(jù)材料燒結(jié)動力學確定（如陶瓷需保溫 2-4 小時，金屬合金可縮短至 1 小時）

  。

二

、氣氛與真空管理

1. 氣氛純度與壓力

• 惰性氣體保護：常用氬氣（Ar）或氮氣（N?），純度 ≥ 99.999%

  ，通入流量需穩(wěn)定（建議配置質(zhì)量流量計）
  。

• 真空度要求：對于易氧化材料（如鈦、鎢）

  ，需先抽至 10?3 Pa 以上真空再充入惰性氣體
  ，避免殘留氧氣污染。

2. 氣流控制

• 層流設(shè)計：臥式爐管需保證氣體沿軸向均勻流動

  ，避免湍流導致溫度波動或樣品污染
  。

• 尾氣處理：燒結(jié)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)（如有機物分解產(chǎn)物）需通過尾氣凈化系統(tǒng)（如冷阱、過濾器）處理

  。

三

、樣品與工藝要求

1. 樣品裝載規(guī)范

• 坩堝選擇：根據(jù)材料類型選用剛玉、石墨或石英坩堝

  ，避免與樣品發(fā)生化學反應（如酸性氣氛需用剛玉
  ，還原性氣氛需用石墨）。

• 樣品間距：相鄰樣品需保持足夠距離（≥2 cm）

  ，防止燒結(jié)時粘連或局部溫度過高
  。

2. 燒結(jié)工藝匹配

• CVD 協(xié)同燒結(jié)：若用于化學氣相沉積（CVD）與燒結(jié)同步進行，需精確控制前驅(qū)體氣體流量與溫度（如 SiC 涂層燒結(jié)時通入 SiCl?和 CH?）

  。

• 梯度功能材料：通過多溫區(qū)設(shè)置實現(xiàn)材料成分或結(jié)構(gòu)梯度變化（如陶瓷 - 金屬復合界面燒結(jié)）

  。

四、設(shè)備安全與維護

1. 過載與超溫保護

• 配置獨立溫度報警系統(tǒng)

  ，當溫度超過設(shè)定值（如 1450℃）時自動切斷加熱電源
  。

• 爐體采用雙層水冷結(jié)構(gòu)（可選），表面溫度 ≤ 60℃

  ，避免燙傷

  。

2. 日常維護要點

• 爐管檢查：定期清理爐管內(nèi)壁的沉積物（如碳黑

  、金屬氧化物）

  ，防止影響透光性或氣流分布

  。

• 密封性能：使用氦質(zhì)譜檢漏儀檢測真空系統(tǒng)密封性，確保無泄漏（泄漏率 ≤ 1×10?? Pa·m3/s）

  。

• 傳動部件潤滑：若配備旋轉(zhuǎn)或推進機構(gòu)

  ，需定期潤滑（使用高溫潤滑脂，耐溫 ≥ 200℃）

  。

五

、典型應用材料的燒結(jié)參數(shù)參考

總結(jié)：該設(shè)備需通過多溫區(qū)控溫、氣氛精確調(diào)節(jié)及工藝參數(shù)優(yōu)化

綜上所述，1400度臥式CVD管式實驗爐的多溫區(qū)真空氣氛爐