2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

化学气相沉积硫化锌材料提质增效

单位:有研国晶辉新材料有限公司

项目是由有研国晶辉新材料有限公司自主创新研发,主要应用于红外光学晶体材料领域。

CVD ZnS材料是国防及航天领域重要的红外光学窗口材料,广泛应用于我国各类军事武器装备,其快速发展对建设制造强国具有重要战略意义。由于国内ZnS材料研究起步较晚,与国外同类产品相比,红外波段透过率、折射率、光学均匀性、抗弯强度、努氏硬度等各项光学、力学性能均有较大差距,需要突破国外技术封锁,加快缩小各方面性能差异。本项目重在解决“卡脖子”技术难题,自主研发设计了具有知识技术产权的化学气相沉积炉,搭建配套稳定的沉积平台系统,达到初步制备CVD ZnS材料的技术阶段,并在此基础上进一步提高沉积材料质量与产量,针对材料内部质量缺陷、反应原料物纯度、以及平台大批量化升级改造持续进行探索与尝试,逐渐形成一整套拥有自主知识技术产权的化学气相沉积硫化锌材料制备方法,达到大规模批量生产CVD ZnS材料能力,各规格尺寸高性能硫化锌材料产业化供货成熟稳定,在实现国产化替代方面意义重大。

项目的主要创新点包括:1)自主正向研发具有知识技术产权的化学气相沉积平台,达到初步制备CVD ZnS材料的条件。2)开发“多沉积室”技术,实现各规格球罩、平板的批量化生产,进一步降低生产成本。3)设计核心结构部件,成功降低沉积产品出炉开裂率,极大提高材料利用率,有助于实现降本增效。4)搭建配套的气体纯化系统,解决原料气体纯度低的难题,有效减少材料内部缺陷数量,显著提升产品质量。5)提升流量控制精度,稳定沉积室内的化学气相沉积反应速度,有效减少材料内部分层,增加材料内部质量均匀性;6)搭建远程自控监测系统,实现对沉积过程的实时监控,从而对沉积温度、沉积压力、反应气体流量等可控制因素进行反馈调节,最终稳定化学气相沉积反应过程。

项目自2018年6月投产上线以来,应用推广产生的经济效益显著,社会市场效益突出,目前占据国内90%以上市场,同时也在积极拓展国外业务,加快实现该领域装备系统材料国产替代化进程。在CVD ZnS材料产能提升、成本降低、质量升级等基础上,公司年度净利润大幅度增加,目前可创造7000万元的年度经济价值,相比于项目实施之前提升6倍。