專利名稱：一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料科學與技術領域，涉及到晶體生長科學與技術，尤其是用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法。
背景技術：
氧化鎂晶體現(xiàn)已應用到許多高科技領域，如高溫超導器件的薄膜生長基片、半導體材料的襯底駐基片、等離子顯示器保護膜、高溫高精度光學材料和高溫坩堝材料等。在高溫超導領域氧化鎂晶體作為薄膜生長基片和半導體材料的襯底駐基片同其它材料相比(如砷化鎵、金剛石、白藍寶石等)，具有明顯的價格優(yōu)勢，其價格比用其它材料低四倍左右，且性能較好。目前世界上許多國家(法國、德國、美國、日本等)都在做這方面的研究。以海水鎂為原料生長的氧化鎂晶體已經(jīng)獲得某些高科技領域的應用，但是用海水鎂生長的氧化鎂晶體中常常含有鈉、鉀等鹵族元素，色澤偏黃、偏綠或偏藍等，其性能和功能也大大降低。
天然菱鎂礦石中沒有鈉、鉀等鹵族元素雜質，用天然菱鎂礦石生長的氧化鎂晶體象水晶一樣晶瑩剔透(如圖1、圖2和圖3所示)，其性能和功能也大大提高，應用領域更為廣闊。由于我國菱鎂礦石儲量具有資源優(yōu)勢，但進出口的狀況是低價出口氧化鎂的低端初級產(chǎn)品，高價進口氧化鎂的高端產(chǎn)品，氧化鎂晶體屬于氧化鎂高端產(chǎn)品中的高級產(chǎn)品，科技含量高，附加值大，對我國特有的天然菱鎂礦資源優(yōu)勢的最大化利用有著十分重大的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用菱鎂礦石生長的氧化鎂晶體的方法。
本發(fā)明的技術方案是用菱鎂礦石為原料，以冷坩堝為爐體，采用三相交流電熔法加熱生長氧化鎂晶體。首先將菱鎂礦石(MgCO3)焙燒，分解生成MgO和CO2，經(jīng)選別制取三種輕燒氧化鎂A種MgO含量≥96％，粒度≤3mm；B種MgO含量≥98％，10mm≤粒度≤30mm；C種MgO含量≥97％，20mm≤粒度≤40mm；其次將三種原料按A∶B∶C＝1.5∶1∶3(重量比)進行混合，放入冷坩堝爐體中，采用三相交流電熔法加熱，以25℃～40℃/分鐘速率升溫至2100-2300℃時，以7℃～11℃/分鐘速率升溫至2900℃～3100℃時，恒溫1～5小時，后以6～15mm/h速度提升電極10～15小時，恒溫1～3小時，然后以5℃～7℃/分鐘速率降溫，降至2600-2800℃時，恒溫1-5小時，以3-5℃/分鐘速率降溫，降至2400-2600℃時，恒溫1-5小時；再以1℃～3℃/分鐘速率降溫，降至2000-2200℃時，恒溫1-5小時；后自然降至室溫；最后破碎、分選即可獲得立方氧化鎂晶體。
本發(fā)明的效果和益處是用菱鎂礦石為原料，以冷坩堝為爐體，采用三相交流電熔法加熱，生長氧化鎂晶體。其生長方法簡單，易于掌握，工藝穩(wěn)定，所獲得的氧化鎂晶體像水晶一樣晶瑩剔透，高雅大方，系新一代高科技產(chǎn)品。


圖1、圖2和圖3是大小MgO晶體照片。
具體實施例方式
下面結合技術方案詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。
實施例一首先焙燒菱鎂礦石，制取三種輕燒氧化鎂原料A種原料MgO含量96.3％，粒度≤3mm；B種原料MgO含量98.5％，粒度25mm；C種原料MgO含量97.1％，粒度35mm，將上述三種原料按A∶B∶C＝1.5∶1∶3(重量比)進行混合取5000kg，放入冷坩堝爐體中，采用三相交流電熔法加熱，以30℃/分鐘速率升溫到2100℃，以8℃/分鐘速率升溫至3000℃，恒溫2.5小時，以9mm/h速度提升電極11小時，恒溫2小時，然后以6℃/分鐘速率降溫，降至2700℃，恒溫3小時，以3.5℃/分鐘速率降溫，降至2450℃，恒溫1小時；以3℃/分鐘速率降溫，降至2100℃，恒溫1小時；后自然降至室溫；最后破碎、分選即可獲得1～26mm大小不等的氧化鎂晶體325kg。
實施例二首先焙燒菱鎂礦石，制取三種輕燒氧化鎂原料A種原料MgO含量96.7％，粒度≤3mm；B種原料MgO含量98.7％，粒度20mm；C種原料MgO含量97.5％，粒度30mm，將上述三種原料按A∶B∶C＝1.5∶1∶3(重量比)進行混合取8000kg，放入冷坩堝爐體中，采用三相交流電熔法加熱，以35℃/分鐘速率升溫到2100℃，以10℃/分鐘速率升溫至3000℃，恒溫5小時，以7mm/h速度提升電極13小時，恒溫3小時，然后以5℃/分鐘速率降溫，降至2700℃，恒溫3小時，以3.5℃/分鐘速率降溫，降至2450℃，恒溫2小時；以3℃/分鐘速率降溫，降至2100℃，恒溫3小時；后自然降至室溫；最后破碎、分選即可獲得1～26mm大小不等的氧化鎂晶體500kg。
權利要求
1.一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，所用原料是天然菱鎂礦石，其特征是先焙燒菱鎂礦石，制取三種輕燒氧化鎂原料混合后放入冷坩堝爐體中，采用三相交流電熔法加熱，提拉電極，再經(jīng)降溫，即可獲得立方氧化鎂晶體。
2.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，三種輕燒氧化鎂原料的特征是，A種MgO含量≥96％，粒度≤3mm；B種MgO含量≥98％，10mm≤粒度≤30mm；C種MgO含量≥97％，20mm≤粒度≤40mm，混合料的比例是1.5∶1∶3(重量比)。
3.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，其特征是，混合料在冷坩堝中的，升溫速率是25℃～40℃/分鐘和7℃～11℃/分鐘，燒結溫度是2900-3100℃，恒溫1～5小時。
4.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，其特征是，電極的提拉速度為6-15mm/h。
5.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，其特征是，原料在熔融提拉后降溫，降溫速率是5℃～7℃/分鐘，降至2600-2800℃時，恒溫1-5小時。
6.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，其特征是，在權利5之后再降溫，降溫速率是3℃～5℃/分鐘，降至2400-2600℃時，恒溫1-5小時。
7.根據(jù)權利1所述的一種用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法，其特征是，在權利6之后再降溫，降溫速率是1℃～3℃/分鐘，降至2000-2200℃時，恒溫1-5小時后自然降至室溫。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料科學與技術領域，涉及到晶體生長科學與技術，尤其是用菱鎂礦石生長氧化鎂晶體的方法。本發(fā)明的特征是用菱鎂礦石為原料，以冷坩堝為爐體，先焙燒菱鎂礦石，經(jīng)選別制取三種輕燒氧化鎂按比例混合，放入冷坩堝爐體中，采用三相交流電熔法加熱，控制升溫、恒溫和降溫曲線，即可獲得象水晶一樣晶瑩剔透高雅大方的立方氧化鎂晶體。本發(fā)明的效果和益處是其生長方法簡單，易于掌握，工藝穩(wěn)定，是新一代高科技產(chǎn)品。
文檔編號C30B11/02GK1560331SQ20041002133
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權日2004年3月2日
發(fā)明者王寧會, 黃耀, 戚棟, 范衛(wèi)東, 吳彥 申請人:大連理工大學