CN204251676U - 一种制备高纯金属合金铸块的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种制备功能薄膜用高纯金属合金铸块的制备装置。一种制备高纯金属合金铸块的装置结构包括：坩埚，在所述坩埚外设有水冷套，在坩埚的上部设有感应加热装置；电子枪，所述电子枪设置在坩埚的上方，电子枪的发射口朝向坩埚内，在电子枪的两侧分别设有合金基料进料装置和合金小料进料装置。本实用新型以电子束加热的方式熔化合金基料，可以避免熔料过程中对金属的污染，同时可熔炼高熔点及难融金属，既保持了制备单一高纯金属，又增加了合金的熔铸，实现功能多样化，以水冷坩埚对熔体进行感应熔炼及保温，既可以避免与坩埚接触引入污染，又能通过涡流搅拌充分除杂、除气，有效控制铸锭杂质及气体含量。

Description

一种制备高纯金属合金铸块的装置

技术领域

    本实用新型涉及真空冶金技术领域，具体涉及一种制备功能薄膜用高纯金属合金铸块的制备装置。

背景技术

基体金属纯度≥99.99%的高纯合金，主要用于航空航天、军工等结构材料及关键部件，以及大规模集成电路及其配线材料、磁性薄膜材料、特殊封装材料等。

    真空感应炉一般可用于1700℃以下高纯合金的制备，操作简单，成本低，但易引入坩埚及铸模介质，造成铸锭污染。电子束炉熔炼对象是难熔金属、合金及其化合物和复合材料，由于它们独特的高熔点以及其他一些特有的性能，历来被作为高新材料加以发展，在国民经济中占有重要地位，尤其是在国防军工、航空航天、电子信息、能源、防化、冶金和核工业等领域有着不可替代的作用，受到世界各国的高度重视，已成为材料科学界最为活跃的研究领域之一。当前电子束加热在实践中分成两种模式，即电子束滴熔和电子束冷炉膛重熔（ＥＢＣＨＲ）。电子束滴熔主要用于活性和难熔单质金属提纯制备。ＥＢＣＨＲ则既可用于活性、难熔单质金属提纯，也可用于高纯合金及其化合物和复合材料的制备。但无论是电子束滴熔和电子束冷炉膛重熔，其熔炼过程中，物料的融化及熔池的形成是依靠电子束加热获得，给坩埚及金属带了较大的冲击和挥发，尤其是造成易挥发合金元素损耗，对合金成分不易控制。此外金属及合金熔体依靠电子束扫描在结晶器中形成的熔池高度有限，且温度不均匀，不利于熔体中杂质及气体的去除，易于在铸锭中形成气孔，且表面质量较差。

发明内容

    针对上述已有技术不足，本实用新型提供一种有效控制高纯金属合金铸锭杂质元素及气体含量，提高铸锭物理性能及成材率的新型制备高纯金属合金铸块的装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种制备高纯金属合金铸块的装置，其特征在于所述装置结构包括：坩埚，在所述坩埚外设有水冷套，在坩埚的上部设有感应加热装置；电子枪，所述电子枪设置在坩埚的上方，电子枪的发射口朝向坩埚内，在电子枪的两侧分别设有合金基料进料装置和合金小料进料装置。

根据上述的装置，所述坩埚的上部为分瓣结构。

根据上述的装置，所述坩埚的材质为无氧铜或铜合金。

根据上述的装置，所述合金小料进料装置为可旋转的结构。

本实用新型的有益技术效果，本实用新型提供了一种制备高纯金属合金铸块的装置，以电子束加热的方式熔化合金基料，可以避免熔料过程中对金属的污染，同时可熔炼高熔点及难融金属；坩埚为一体结构，便于保温后的熔体顺利成型，以水冷坩埚对熔体进行感应熔炼及保温，既可以避免与坩埚接触引入污染，又能通过涡流搅拌充分除杂、除气，有效控制铸锭杂质及气体含量；同时强有力搅拌金属液体，更易实现合金化，坩埚的上半部分为分瓣的结构，便于增加金属熔炼时的洛伦兹力，实现熔融金属与坩埚壁软接触或非接触状态，同时便于清洗及损坏时的部件的更换；与电子束炉熔炼相比，熔池的温度维持依靠电磁感应加热装置加热而不是电子束加热，避免了对坩埚及金属带来的冲击和挥发，适于易挥发合金的制备，节约了成本；与传统电子束滴熔相比，既保持了制备单一高纯金属，又增加了合金的熔铸，实现功能多样化；坩埚材质为无氧铜或散热较好的铜合金，可以加大金属在熔炼过程中的散热；采用本装置与传统电子束炉相比，合金铸锭成分及物理性能控制较好，操作简单，大大提高了铸锭物理性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种制备高纯金属合金铸块的装置结构包括：坩埚1，在坩埚外设有水冷套2，在坩埚的上部设有感应加热装置3，坩埚为熔炼、结晶一体的结构，上部用于对物料感应加热，下部用于铸锭的成型，该坩埚的上部为分瓣的结构，该坩埚的材质为无氧铜和铜合金；电子枪4设置在坩埚的上方，电子枪的发射口朝向坩埚内，电子枪发射出电子束5；在电子枪的两侧分别设有用于板状或柱状料进料的合金基料进料装置6和用于片状、块状或粉状合金小料进料的合金小料进料装置7，合金基料进料装置将合金基料送入到电子枪的扫描范围内。

所使用的合金小料进料装置为可旋转的结构，进料时与水冷坩埚对接，进料完毕能够旋转至坩埚的一侧。

本实用新型真空熔炼装置使用时，首先在真空条件下，用合金基料进料装置6将高纯金属基质物料8送至电子枪合适扫描范围内，即坩埚1的上方；用电子枪4将高纯基质金属物料熔化，熔化后的金属液体滴入坩埚1中，然后用电磁感应加热装置3对其感应加热保温，用合金小料进料装置7将片状、块状或粉状合金小料9送至坩埚1中与高纯金属基质熔体混合，然后进入坩埚的下部进行结晶成型得到高纯金属铸锭10。

上述实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含的及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种制备高纯金属合金铸块的装置，其特征在于所述装置结构包括：坩埚，在所述坩埚外设有水冷套，在坩埚的上部设有感应加热装置；电子枪，所述电子枪设置在坩埚的上方，电子枪的发射口朝向坩埚内，在电子枪的两侧分别设有合金基料进料装置和合金小料进料装置。

2.根据权利要求1所述的一种制备高纯金属合金铸块的装置，其特征在于所述坩埚的上部为分瓣结构。

3.根据权利要求1所述的一种制备高纯金属合金铸块的装置，其特征在于所述坩埚的材质为无氧铜或铜合金。

4.根据权利要求1所述的一种制备高纯金属合金铸块的装置，其特征在于所述合金小料进料装置为可旋转的结构。