[发明专利]一种宝石炉籽晶轴的制造工艺

说明书

本发明提供了一种宝石炉籽晶轴的制造工艺，包括如下步骤：制备籽晶轴轴体及籽晶轴轴头备用→校直→高温时效→粗车→钻深孔→半精车→高温或中温时效→精车→淬火、趁热校直、回火→粗磨→低温时效→真空钎焊→精磨→螺纹加工。本发明焊接方式为真空钎焊，能保证良好的真空气密性和机械强度，避免了采用普通氩弧焊，因两种不同材料焊接熔点不同，焊接时熔接质量不易保证，易产生内部缺陷，在以后的使用中产生漏水风险。

技术领域

本发明涉及一种籽晶轴制造技术，尤其是一种宝石炉籽晶轴的制造工艺。

背景技术

蓝宝石是一种简单配位型氧化物晶体。具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，被广泛的应用于民用航天、半导体衬底、红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的窗口材料等，同时晶体生长设备，单晶生长炉也随之得到了飞速的发展。通常蓝宝石晶体生长炉的籽晶运动装置，包括炉体、温场、籽晶运动机构、籽晶夹具。通过籽晶轴连接籽晶夹具及籽晶运动机构，实现籽晶在晶体生长过程中的不同运动状态。因籽晶轴属于长轴中空结构，内部有循环冷却水，距离温场距离近，外部温度高。根据晶体生长的工艺要求，对籽晶的旋转及升降运动都有严格的要求，保证结晶界面的稳定性，这就需要籽晶轴无论从材质及结构上都要有要求，传统的籽晶轴采用氩弧焊，因异种金属焊接时熔接质量不易保证，易产生内部缺陷，在以后的使用中产生漏水风险，造成安全隐患，影响使用效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的就在于提供一种宝石炉籽晶轴的制造工艺。

为了解决上述问题，本发明提供了一种宝石炉籽晶轴的制造工艺，包括如下步骤：

步骤1)制备籽晶轴轴体及籽晶轴轴头备用；

步骤2)将步骤1)的籽晶轴轴体采用淬火趁热校直，淬火加热时籽晶轴体呈自由悬吊状态，籽晶轴体在淬火介质中冷却到180-200℃时，从冷却介质中取出籽晶轴体，趁热校直；

步骤3)高温时效,籽晶轴轴体重新加热到550-650℃，保温2H,随炉冷却，以消除残余应力。

步骤4)在高温时效后进行粗车处理，使得籽晶轴轴体表面粗糙度达Ra6.3，直线度达到1mm/M；

步骤5)钻深孔，在籽晶轴轴体中心位置钻φ15mm深孔贯通；

步骤6)步骤5)后进行半精车处理，使得籽晶轴轴体表面粗糙度达Ra3.2，直线度达到0.5mm/M；

步骤7)高温或中温时效，籽晶轴轴体重新加热到250-300℃，保温12H,随炉冷却，以消除加工残余应力；

步骤8)在步骤7)后进行精车处理，使得籽晶轴轴体表面粗糙度达Ra3.2，直线度达到0.1mm/M；

步骤9)淬火、趁热校直、回火；回火在专用深井油罐中进行，籽晶杆自由悬吊在油罐中，油温为160-180℃，保温4～8H，然后空冷或随炉冷却；

步骤10)粗磨；使得籽晶轴轴体表面粗糙度达Ra3.2，直线度达到0.05mm/M；

步骤11)低温时效；籽晶轴轴体粗磨之后悬挂于120～160℃的油罐中，进行一次时长为24小时的时效，时效之后随油炉冷却；

步骤12)真空钎焊，将步骤11)后的籽晶轴轴体与制备的籽晶轴头使用专用工装固定后放入真空钎焊炉，进行真空钎焊；

步骤13)精磨；使得籽晶轴轴体表面粗糙度达Ra0.8，直线度达到0.02mm/M；

步骤14)螺纹加工成型。

优选的，所述籽晶轴轴体材质为4Cr13。

优选的，所述籽晶轴轴体的轴体中空，内部通冷却水。