一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置

摘要

本发明涉及热处理装置领域，具体为一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置。本发明是通过下述技术方案实现的：一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置，包括真空箱和排真空装置组成，其特征是所述真空箱有内外三层组成，由内到外为真空处理箱、加热传热层、外密封舱，所述真空处理箱内设置有若干层退火架、退火架下方设置氮气管、液氮气管和冷水管，氮气管设置有氮气出气孔，液氮气管和冷水管为全密封管道，平行设置互不交叉或贴近，两者都贴设在退火架下方与退火架连接为一体。

说明书

技术领域

本发明涉及热处理装置领域，具体为一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置。

背景技术

晶振的原材料支架在制造过程中，其底板的冲压，簧片的切割焊接，玻璃珠的塑造封装过程中都会产生机械应力，该应力的存在会使晶振谐振频率、内阻、品质因素等重要参数指标出现不稳定现象，也就是说晶振的高稳定性得不到保障，为了消除该应力，设计出了一台专用的高温高真空退火箱，真空退火箱普通的循环水冷却方式降温速度过慢，无法满足该冷却要求，在高温退火过程中，支架容易被氧化，发黄，对晶振的品质、稳定性造成了二次影响，加装真空系统，在高真空的环境下对支架进行高温退火，可以有效的防止支架被氧化，最终成功的消除了机械应力，保障了晶振的品质，但真空加工下还是应密封度和温度等原因产生真空环境需要大量的限制条件，从而造成的成本上升，所以我们需要加入其他气体排出箱内的空气。

发明内容

本发明的目的是设计一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置。

本发明是通过下述技术方案实现的：一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置，包括真空箱和排真空装置组成，其特征是所述真空箱有内外三层组成，由内到外为真空处理箱、加热传热层、外密封舱，所述真空处理箱内设置有若干层退火架、退火架下方设置氮气管、液氮气管和冷水管，氮气管设置有氮气出气孔，液氮气管和冷水管为全密封管道，平行设置互不交叉或贴近，两者都贴设在退火架下方与退火架连接为一体；

所述氮气管还设置有氮气进出安全装置，由氮气储存装置、解压装置、调压排送装置、排真空回收和发散装置组成；其中所述氮气储存装置串联到解压装置，调压排送装置设置在真空箱外，通过内排送管连接真空箱内的排真空回收和发散装置，所述解压装置由设置在氮气送气管入口的过滤阀和送气减压阀组成，后设置的输气管连接到调压排送装置，调压排送装置由T型输气管和设置在T型输气管左边的压力泵和右边的适压泵组成，适压泵通过内排送管连接到真空箱内的回收和排真空装置上，所述排真空回收和发散装置至少由五组排真空回收和发散泵组成，其中至少2组为氮气排真空回收和发散泵，2组为空气排真空回收和发散泵，1组为空气辅助排真空回收和发散泵，所述排真空回收和发散泵的所有进出气管都串联在主抽气管和主排放管上；所述氮气排真空回收和发散泵由调压泵、解压泵、氮气过滤装置、氮气储存筒组成，所述空气辅助排真空回收和发散泵由空气调压泵、空气解压泵，空气过滤装置、空气排出泵组成；

所述加热传热层为贴附包裹着真空处理箱的金属层，加热传热层的层壁上设置若干加热管，加热管后方的外密封舱和加热传热层之间是中空层，中空层中设置若干水冷管道；

作为优选所述中空层、冷水管、真空处理箱都连接抽真空装置；

作为优选所述中空层、真空处理箱还连接空气辅助排真空回收和发散泵；

作为优选所述氮气排真空回收和发散泵串联氮气储存筒；

作为优选所述空气排真空回收和发散泵串联空气排出泵。

作为优选所述空气排真空回收和发散泵的进气管上设置有自适应压力进出阀门。

作为优选所述氮气排真空回收和发散泵的调压泵和解压泵之间还设置有一对速率控制电子阀在进氮气管和出氮气管上。

作为优选所述应用于石英晶体谐振晶片的高温、高真空退火装置制作的低应力低氧化石英晶体谐振晶片支架的方法，首先制备支架、筛选、装盘装入真空箱内进行退火工艺处理，所述退火工艺处理为将支架按列放置在退火架上，关闭密封真空箱，启动应用于石英晶体谐振晶片的高温、高真空退火装置，装置先由抽真空装置抽将真空箱抽真空，抽完后在空气辅助排真空回收和发散泵放入过滤后的空气，空气水汽含量和杂质接近0或等于0，不断放入空气使真空箱内的空气压力达到大气压力的2~6倍，加热管开始加温，加温幅度和时间为用30分钟缓慢升温至200度，在稳定的200度维持30分钟，然后用30~40分钟中缓慢升温至320度，在320度维持90分钟，再用20分钟内降至常温；所述最后20分钟内降至常温时，水冷管道内水流量：0.73m3/h(12L/min)，水压：0.2MPa，最大压力：0.4MPa；液氮气管内液氮流量：0.23m3/h(4L/min)，液氮压：0.08MPa，最大压力：0.15MPa；所述最后20分钟内降至常温时先将空气降压，并抽出空气，使空气将到0或接近0，放入氮气，达到2倍气压后停止放入氮气，静置进行低氧化工序，加热管、加热箱的温度对低氧化工序有干扰的，此时同时展开去干扰降温工序，使用中空层中的水冷管和液氮气管控制与真空箱内同步进行升温和降温，两者温度上下浮动为±10度以内；静置工序完成后，氮气被氮气排真空回收和发散泵抽走，真空箱内真空，再放入空气，空气达到1个大气压或与真空箱外室内气压一致后开箱，取出成品。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：本装置能降低克服支架在退火过程中降低其应力和氧化度，利用氮气惰性的特点，在最后的工序中排入真空箱，利用氮气在之后的冷却工序中起到防氧化稳定，在最后的过程中能，同时因为氮气的利用，克服真空退火箱在抽真空后再排放氮气情况下会有一定的倒吸情况，同时进行了氮气回收，不用每次开箱都有氮气泄露，长期积累1造成了氮气浪费，2制作环境因为是完全无尘的封闭环境较高，会造成制作场所氮气含量增高对人体造成不适，在工艺和装置的设计上因为需要不断稳定升温和稳定的降温，不能进行瞬时上升或瞬时下降，或者出现控温失控的情况，所以设计了水冷加液氮管冷却设计，利用液氮进行比较快速的降温，利用水冷管进行稳定温度，温度的上升都来自于加热管所以在控制其温度的时候，本设计达到其控制的3个点稳定降温，中空设计、水冷管和液氮管设计，迅速的隔温，中空抽空的时候抽走高温空气。

附图说明

图1为本发明整体组合图。

图2为氮气进出安全装置图。

图3为氮气进出安全装置的控制装置放大图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：

一种用于低应力低氧化处理的高温高真空退火装置，包括真空箱1和排真空装置2组成，其特征是所述真空箱有内外三层组成，由内到外为真空处理箱3、加热传热层4、外密封舱5，所述真空处理箱内设置有若干层退火架6、退火架下方设置氮气管7、液氮气管8和冷水管9，氮气管设置有氮气出气孔，液氮气管和冷水管为全密封管道，平行设置互不交叉或贴近，两者都贴设在退火架下方与退火架连接为一体；

所述氮气管还设置有氮气进出安全装置10，由氮气储存装置11、解压装置12、调压排送装置13、排真空回收和发散装置14组成；其中所述氮气储存装置串联到解压装置，调压排送装置设置在真空箱外，通过内排送管连接真空箱内的排真空回收和发散装置，所述解压装置由设置在氮气送气管入口15的过滤阀16和送气减压阀17组成，后设置的输气管18连接到调压排送装置，调压排送装置由T型输气管19和设置在T型输气管左边的压力泵20和右边的适压泵21组成，适压泵通过内排送管22连接到真空箱内的回收和排真空装置上，所述排真空回收和发散装置至少由五组排真空回收和发散泵23组成，其中至少2组为氮气排真空回收和发散泵24，2组为空气排真空回收和发散泵25，1组为空气辅助排真空回收和发散泵26，所述排真空回收和发散泵的所有进出气管都串联在主抽气管27a和主排放管27b上；所述氮气排真空回收和发散泵由调压泵28、解压泵29、氮气过滤装置30、氮气储存筒31组成，所述空气辅助排真空回收和发散泵由空气调压泵32、空气解压泵33，空气过滤装置34、空气排出泵35组成；

所述加热传热层为贴附包裹着真空处理箱的金属层，加热传热层的层壁上设置若干加热管41，加热管后方的外密封舱和加热传热层之间是中空层42，中空层中设置若干水冷管道；

所述中空层、冷水管、真空处理箱都连接抽真空装置；

所述中空层、真空处理箱还连接空气辅助排真空回收和发散泵；

所述氮气排真空回收和发散泵串联氮气储存筒。

所述空气排真空回收和发散泵串联空气排出泵。

所述空气排真空回收和发散泵的进气管上设置有自适应压力进出阀门37。

所述氮气排真空回收和发散泵的调压泵和解压泵之间还设置有一对速率控制电子阀38在进氮气管39和出氮气管40上。

应用于石英晶体谐振晶片的高温、高真空退火装置制作的低应力低氧化石英晶体谐振晶片支架的方法，首先制备支架、筛选、装盘装入真空箱内进行退火工艺处理，所述退火工艺处理为将支架按列放置在退火架上，关闭密封真空箱，启动应用于石英晶体谐振晶片的高温、高真空退火装置，装置先由抽真空装置抽将真空箱抽真空，抽完后在空气辅助排真空回收和发散泵放入过滤后的空气，空气水汽含量和杂质接近0或等于0，不断放入空气使真空箱内的空气压力达到大气压力的2~6倍，加热管开始加温，加温幅度和时间为用30分钟缓慢升温至200度，在稳定的200度维持30分钟，然后用30~40分钟中缓慢升温至320度，在320度维持90分钟，再用20分钟内降至常温；所述最后20分钟内降至常温时，水冷管道内水流量：0.73m3/h(12L/min)，水压：0.2MPa，最大压力：0.4MPa；液氮气管内液氮流量：0.23m3/h(4L/min)，液氮压：0.08MPa，最大压力：0.15MPa；所述最后20分钟内降至常温时先将空气降压，并抽出空气，使空气将到0或接近0，放入氮气，达到2倍气压后停止放入氮气，静置进行低氧化工序，加热管、加热箱的温度对低氧化工序有干扰的，此时同时展开去干扰降温工序，使用中空层中的水冷管和液氮气管控制与真空箱内同步进行升温和降温，两者温度上下浮动为±10度以内；静置工序完成后，氮气被氮气排真空回收和发散泵抽走，真空箱内真空，再放入空气，空气达到1个大气压或与真空箱外室内气压一致后开箱，取出成品。

真空退火箱的氮气利用主要是将液氮排入前，将空气抽空形成真空，并防止真空倒吸，并将液氮解压排入真空箱内，本装置能电子控制机械达到和克服倒吸，首先真空箱形成真空后解压装置解压，氮气罐内的氮气开始输送，根据真空的压力情况由调压排送装置进行调压排入真空箱，因为调压后可以克服排不出氮气或者倒吸空气进氮气罐，在制作过程完全后，调压排送装置增高压力封闭氮气管不排放氮气，氮气排真空回收和发散泵开始运作，将真空退火箱的氮气吸入，进调压和解压后控制在安全压力储存进氮气储存筒内，达到氮气回收过程，并在这个过程中还设置过滤装置进行过滤，以在逐渐积累后，再次排放的氮气将由氮气储存筒中排出，而不再由氮气罐内排放，或收集后交专业后续手续等废气绿色处理，避免环境污染等情况发生。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。