一种低硅无水氧化硼的无气泡成型装置

技术领域

本发明涉及化合物成型技术领域，尤其涉及一种低硅无水氧化硼的无气泡成型装置。

背景技术

低硅无水氧化硼一般以无色玻璃状晶体或粉末的形态存在，是硼主要的氧化物之一，广泛用作硅酸盐分解时的助溶剂、半导体材料制备过程中的掺杂剂、有机合成中的酸性催化剂、油漆制备过程中的耐火添加剂及硼元素和多种硼化物的制备等等，作为此类助剂的运用，对结晶成型后的氧化硼的含水量及含杂质量均有较高要求。

然而低硅无水氧化硼的熔点445℃，沸点1500℃，在1250～1350℃之间粘度变化很大，因此不易成型，且成型后的产品内部易产生含有水分或空气的气泡，影响成品质量。现有技术中有对硼的氧化物进行浇注成型的装置，例如公开号为CN101428341A的专利文件，其公开了“一种高纯度无水氧化硼铸模装置和方法”，该装置机构简单、方法操作方便、定量控制便捷，实现了低成本、高效率条件下的无水氧化硼的高精度铸模。但是该装置在浇注不同形状的无水氧化硼产品时，仅依靠粘度较大的氧化硼自然流出，其流出成型速度较慢，影响生产效率；另一方面，氧化硼在熔化以及浇注过程中，容易接触外部空气和水分，且粘度较大的氧化硼液体在成型过程中内部易产生含有水分或空气的气泡，导致低硅无水氧化硼的纯度较低，影响成品成型质量。

发明内容

为解决背景技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种低硅无水氧化硼的无气泡成型装置，其可以在真空环境下对低硅无水氧化硼进行熔化成型，防止成型过程中产生气泡，提高低硅无水氧化硼的纯度和成型质量，并提高生产效率，本发明的具体技术方案如下。

本发明一种低硅无水氧化硼的无气泡成型装置，包括设有密封盖和第一真空口的熔炉和位于熔炉下方的密闭的成型腔，所述熔炉内部通过支撑板连接有熔化坩埚，所述熔炉外部设有对所述熔化坩埚内物料加热的加热装置，所述熔化坩埚下端设置的出料管连通至所述成型腔，所述成型腔设有由升降机构驱动的上部设有成型模具的成型台，使所述成型模具向着所述出料管方向上下移动，所述成型腔内壁连接有微波加热装置，所述微波加热装置用于加热进入成型模具之前的熔融物料，所述成型模具外周设有水冷套管，所述成型台下方固定设有超声波振动器，以便于通过共振将所述成型模具中熔化物料内的气泡排出。

作为进一步的技术方案，所述升降机构为固定设置在成型腔底部的伸缩气缸，所述伸缩气缸至少为三个。

作为进一步的技术方案，所述密封盖滑动连接有出料杆，所述出料杆下端固定连接有压料盘，以便于熔化的物料快速向下出料至成型腔。

作为进一步的技术方案，所述压料盘下方设有压料柱，所述压料柱大小与所述出料管形状相匹配。

作为进一步的技术方案，所述压料杆上端设有旋拧端，以手动或机械驱动的方式带动旋拧端使所述压料杆向下移动。

作为进一步的技术方案，所述成型腔下部分别设有取料门和第二真空口。

作为进一步的技术方案，所述加热装置为中频感应加热器，设置于所述熔化坩埚的外周，对熔化坩埚内的物料进行中频感应加热。

作为进一步的技术方案，所述出料管下端位于所述成型腔内的位置密封设有模型出料孔，所述模型出料孔位于所述成型模具正上方。

作为进一步的技术方案，所述模型出料孔下方设有可关闭或打开所述模型出料孔的闭合板。

作为进一步的技术方案，所述成型腔上部固定连接有电动推杆，所述电动推杆输出端连接至所述闭合板。

本发明的有益效果，本发明将低硅无水氧化硼置于真空环境下加热熔化，防止其接触外部空气或水分，减少杂质混入，提高熔化质量，熔化后粘度较大的低硅无水氧化硼在出料杆及压料盘的作用下快速进入下部的密闭的成型腔，其出料速度较快，提高了成型速度和生产效率；熔融物料进入成型模具前，通过微波加热进行二次脱水，提高物料纯度，在其进入成型模具时，固定在成型台下部的超声波振动器对成型台和成型模具进行振动，使低硅无水氧化硼的液体内产生空化作用，使其中的气体气泡被彻底脱走排出，并在其成型过程中严格控制冷却温度，到达成型后无气泡的目的，之后取出在真空环境下干燥，提高成型后低硅无水氧化硼的纯度和成型质量。

附图说明

图1是本发明低硅无水氧化硼的无气泡成型装置的剖切平面示意图；

图中：1-熔炉；101-密封盖；102-支撑板；103-密封圈；104-第一真空口；2-成型腔；201-取料门；202-第二真空口；203-微波加热装置；3-熔化坩埚；301-出料管；4-加热装置；5-出料杆；501-旋拧端；502-压料盘；503-压料柱；6-模型出料孔；7-电动推杆；8-闭合板；9-成型台；10-成型模具；11-水冷套管；12-伸缩气缸；13-超声波振动器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，本发明一种低硅无水氧化硼的无气泡成型装置，包括由石英材料制成的熔炉1和位于熔炉1下方的密闭的成型腔2，熔炉1和成型腔2内均可以独立抽真空，具体来说，所述熔化1上部设有密封盖101和第一真空口104，所述成型腔2下部分别设有取料门201和第二真空口202，由第一真空口104和第二真空口202连接于外部真空设备对熔炉1和成型腔2内部抽真空，可排除熔炉1和成型腔2内部的水分和空气杂质，防止空气和水分影响熔化和成型的低硅无水氧化硼的纯度和质量。

如图1所示，所述熔炉1内部通过支撑板102连接有熔化坩埚3，熔化坩埚3用于将物料加热熔化，所述熔炉1外部设有对所述熔化坩埚3内物料加热的加热装置4，所述加热装置4优选为中频感应加热器，设置于所述熔化坩埚3的外周，对熔化坩埚3内的物料进行中频感应加热。所述熔化坩埚3下端设置的出料管301连通至所述成型腔2，所述成型腔2内设有成型台9，所述成型台9上部设有成型模具10，所述成型模具10外周设有水冷套管11，熔化后的物料可从出料管301流向至所述成型模具10内冷却成型。

如图1所示，在优选的一个实施例中，所述成型腔2内设有升降机构，升降机构连接至所述成型台9，在升降机构作用下，所述成型9和成型模具10可向着所述出料管301的方向上下移动，减少物料与成型模具10底部的距离，以便于熔化后的物料在成型模具10内逐渐成型。所述升降机构为固定设置在成型腔2底部的伸缩气缸12，所述伸缩气缸12至少为三个，在伸缩气缸12的作用下，成型模具10上下移动。当然，升降机构并不限于采用伸缩气缸12，也可以采用电动伸缩杆或丝杠结构，在此不做具体限定。

在优选的一个实施例中，所述成型台9下方固定设有超声波振动器13，超声波振动器13通过成型台9将超声波共振至所述成型模具10内部，排除成型模具10内低硅无水氧化硼内的气泡。具体来说，超声波振动器13将超声波振动传播到熔化后的低硅无水氧化硼的液体中，在液体内会产生空化作用，由于空化作用会产生冲击力，所以使在液体内的气泡压破、脱离，超声波作用一段时间，可以使液体中的气泡被彻底脱走排除，使冷却成型的物料无气泡产生，提高成型纯度和质量。

在优选的一个实施例中，为提高所述熔化坩埚3内的熔化物料的出料速度，所述密封盖101通过密封圈103滑动连接有出料杆5，出料杆5用于推动熔化物料，将其从出料管301推入至成型2内的成型模具10内，提高出料速度和物料的成型速度。所述出料杆5可采用石英或石墨材料制成，所述压料杆5上端设有旋拧端501，可以手动或以机械驱动的方式带动旋拧端501使所述压料杆5向下移动。所述出料杆5下端固定连接有压料盘502，压料盘502为圆盘形结构，其直径略小于所述熔化坩埚3的内径，压料盘502较大的底面积可将熔化坩埚3内的物料快速压下出料至成型腔2。优选的是，所述压料盘502下方设有压料柱503，所述压料柱503大小与所述出料管301形状相匹配，当熔化坩埚3内剩余熔化物料较少时，压料柱503可以将剩余物料全部压向至所述成型腔2内，提高熔化物料的利用率。

在优选的一个实施例中，所述出料管301下端位于所述成型腔2内的位置密封设有模型出料孔6，模型出料孔6采用石英或石墨材料制成，可根据所需低硅无水氧化硼的成型截面积来具体设置，所述模型出料孔6位于所述成型模具10正上方。所述模型出料孔6下方设有可关闭或打开所述模型出料孔6的闭合板8。闭合板8打开模型出料孔6时，熔化物料从模型出料孔6流向至所述成型模具10内。优选的是，所述成型腔2内壁连接有微波加热装置203，所述微波加热装置203用于加热进入成型模具10之前的熔融物料，即，熔融物料进入成型模具10前，通过微波加热装置203进行二次脱水，提高物料纯度，成型完成后，闭合板8可关闭模型出料孔6，此时打开取料门201将成型物料取出，之后关闭取料门201，从第二真空口202对成型腔2内部抽真空，使其与所述熔炉1内真空一致。优选的是，所述成型腔2上部固定连接有电动推杆7，所述电动推杆7输出端连接至所述闭合板8。

本发明在使用时，首先将低硅无水氧化硼物料置于熔化坩埚3内，闭合密封盖101和闭合板8，对熔炉1和成型腔2内分别抽真空，使其真空度一致，之后启动加热装置4，将熔化坩埚3内物料熔化，进行一次真空脱水，之后将闭合板8打开，推动出料杆5，使熔化物料从模型出料口6内流出，经微波加热装置203再次加热进行二次脱水后，流至所述成型模具10内，同时启动超声波振动器13，对成型模具10内的物料进行振动除气泡并使其逐渐冷却成型。根据成型模具10内的物料成型速度，驱动伸缩气缸12带动成型模具10缓慢下降，直至成型模具10内物料成型至所需形状，之后由电动推杆7带动闭合板8关闭模型出料孔6，打开取料门201取出成型物料，之后关闭取料门201并第二真空口202对成型腔2内部抽真空，使其与所述熔炉1内真空一致，打开闭合板8，使熔化物料从模型出料孔6向下移动至成型模具10内，重复成型过程。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化或等效替换，因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。