顶装式高温真空烧结炉：井式上开盖钨加热炉

顶装式高温真空烧结炉技术方案（出口）

（2500 °C 实验室/生产两用型）

基本信息：

设备名称：顶装式高温真空烧结炉

设备型号：STR MSF1020-25

一、项目概述

本方案旨在提供一套满足金属（W、Mo、Ta）、高纯陶瓷、半导体基片及3D打印工件烧结、退火、脱脂工艺需求的顶装式高温真空烧结炉。本顶装式烧结炉在温度极限、真空洁净度、多气氛适应性、自动化水平高，且通过模块化选项可平滑升级至CVD、快速冷却、氢大批量等工艺，满足科研-中试-小批量生产全周期需求。

顶装式高温真空烧结炉设备需具备：

• 最高工作温度 2500 °C
• 真空度 1×10⁻⁷ Torr 至微正压 2 PSIG
• 多气氛（Ar、N₂、H₂、湿气氛）兼容
• 全自动 HMI/SCADA 控制+数据追溯
• 可扩展 CVD 包覆/渗透接口
• 符合 CE 安全指令，预留出口条件

二、技术规格

1. 热区与炉膛

2. 真空与压力系统

3. 工艺气氛

• 惰性：Ar/N₂/He，纯度 99.999 %，30-60 L/min MFC 控制
• 还原：H₂ 或 75 %H₂/25 %N₂，带自动点火+火焰检测
• 湿气氛：露点 -60 → +20 °C，PID 加湿罐+冷镜仪闭环
• 气体纯化：出口配 Pall GASKleen 纯化器，O₂+H₂O <1 ppb
• 尾气：燃烧塔+水封，满足 H₂ 排放 <25 %LEL

4. 加热与电源

• 变压器：SCR 移相调压，次级多抽头 5-25 V，额定 40 kVA
• 加热元件：钨杆 12 根，并联星形，寿命 ≥200 次（真空）
• 温控：
  • 500-1650 °C：C 型热电偶，1.5 mm 可伸缩
  • 1650-2500 °C：双色红外测温仪 1.0 μm，精度 ±0.5 %
  • 自动切换点 1650 °C±50 °C，无扰动
• 过温保护：独立 PLC 硬件比较器，超温 10 °C 立即断加热

5. 控制与数据

• HMI：15″ 工业触屏，Win 10 IoT，
• 功能：Recipe（≥100 条）、趋势（1 s 采样）、报警、CSV 导出、USB

6. 水冷与公用

• 需求：8 GPM，20 °C，50 PSI，闭式冷水机（标配）
• 回路：炉壳、电极、电缆、泵体、换热器 6 路独立流量计
• 断水保护：5 s 无流量自动断电，UPS 维持泵组运行 15 min
• 电力：380-480 V/3/50-60 Hz，40 kVA，CE 配 16 A C 型断路器
• 压缩空气：60-90 PSI，过滤 5 μm，用于气动阀与升降缸

7. 安全与合规

• CE 认证：EN 61010-1、EN 13463、EN 60204-1、EMC 指令
• 氢气系统：NFPA 86 与 ATEX 2014/34/EU 双评估
• 急停：双回路冗余，硬件切断 SCR 触发
• 温度表面：≤45 °C（室温 25 °C 下）
• 噪声：≤75 dB(A) @1 m

8. 可扩展选项

• CVD 气路：3-5 路 MFC（H₂/CH₄/SiH₄/Ar），耐腐管路，尾气干式吸附
• 旋转/倾斜机构：用于颗粒涂覆均匀化
• 快速冷却：He 循环风机+换热器，降温 2000→500 °C ≤1 h
• UPS：10 kVA，维持真空、控制、冷水机 30 min
• O₂ 分析仪：0-1000 ppm，与 H₂ 进气联锁

三、交货范围

1. 主机：炉体+热区+泵组+水冷机+控制柜（一体撬装）
2. 工具包：钨坩埚 2 只、热电偶 2 支、备用钨杆 4 根、O 型圈套件
3. 文件：
   • 操作手册（中英双语）
   • 出厂检验报告（真空、温场、耐压）
   • CE 符合性声明、材料质保书（W 纯度 99.95 %）
4. 现场（增值服务）：工程师 5 天安装调试+2 天操作培训+1 年质保

四、性能验收

1. 空载极限真空 ≤1×10⁻⁷ Torr，保压 12 h 压升 ≤5×10⁻⁸ Torr
2. 满载 2200 °C 恒温 1 h，九点测温均匀性 ±5 °C
3. H₂ 气氛 1 PSIG，自动点火 10 s 内稳定燃烧，尾气 ≤10 ppm H₂
4. 升温 25 °C/min 至 2000 °C，无超调，稳态波动 ±1 °C
5. 数据完整性：连续记录 72 h 无丢点，CSV 可读

五、项目周期与价格（示例）