[实用新型]一种由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置

说明书

所属技术领域

本实用新型属于金属材料制备领域，具体涉及一种由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置。

背景技术

镁是所有结构用金属及合金材料中密度最低的。与其他金属结构材料相比，镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、生物、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称之为“21世纪的绿色工程材料”。

腐蚀是镁及镁合金在实际应用过程中遇到的主要障碍之一，低耐蚀性严重阻碍了镁及镁合金在汽车、电子、电器、交通、生物医学、航天、航空和国防军事工业领域的更为广泛的应用。例如，镁具有很好的生物兼容性，镁本身是人体新陈代谢所必需的。但镁及镁合金用作人体材料，由于在人体内腐蚀过快，产生大量的气体，使人体皮下出现气泡，解决这一问题的关键就是提高镁及其合金的纯度，因为高纯镁难于腐蚀。

目前，工业上采用的高纯镁的制备方法主要有熔剂精炼法、电解精炼法、添加剂深度精炼法和感应炉精炼法。采用上述方法制备高纯金属镁的过程中存在一个最大的问题是容易产生二次污染，为了解决这一问题，高纯镁的生产也有采用真空蒸馏的方法，依照目前的生产工艺和装置，高纯镁在重熔浇铸过程中还是容易出现二次污染，而且纯度还很难突破99.99wt%。

实用新型内容

本实用新型的目的是为满足金属材料领域对高纯金属镁纯度的要求，提供一种由工业纯镁制备超高纯金属镁（大于或等于99.99wt%）的装置，不仅能够解决二次污染的问题，而且能够明显减少高纯镁中的杂质元素含量，使高纯金属镁中镁的纯度大于或等于99.99wt%。

本实用新型的技术方案如下：

一种由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置，该装置包括：真空室炉盖、原料石墨坩埚、加热炉Ⅰ、加热炉Ⅱ、冷凝器、温度控制器Ⅰ、温度控制器Ⅱ、真空室、高纯镁收集器石墨坩埚，具体结构如下：

真空室的底部设置真空室炉盖，即炉门朝下，真空室炉盖上设有原料石墨坩埚、高纯镁收集器石墨坩埚，原料石墨坩埚的外侧设置与温度控制器Ⅰ相连的加热炉Ⅰ，加热炉Ⅰ的顶部设置与温度控制器Ⅱ相连的加热炉Ⅱ，加热炉Ⅱ的内部设置冷凝器，冷凝器通过溜槽连至高纯镁收集器石墨坩埚。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置，原料石墨坩埚和高纯镁收集器石墨坩埚固定在真空室炉盖上方，高纯镁收集器石墨坩埚位于加热装置外侧。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置，真空室炉盖下方连接液压装置。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置，原料石墨坩埚的内部装有工业纯镁，高纯镁收集器石墨坩埚中收集高纯金属镁。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的装置，真空室侧面通过管路与真空系统连通。

利用所述装置的由工业纯镁制备超高纯金属镁的方法，该方法采用工业镁锭为原料制成纯度大于或等于99.99wt%超高纯金属镁，直接对工业镁锭或者添加少量铁粉的工业纯镁锭进行真空蒸溜，真空室的真空度控制在2－15Pa，冷凝区域温度控制在660－750°C，原料区域温度控制在760－850°C，从而直接生成超高纯金属镁锭。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的方法，冷凝区域与原料区域均采用电阻加热，并通过不同的温度控制器控温，能够精确控制金属镁的蒸馏和冷凝。

所述的由工业纯镁制备超高纯金属镁的方法，具体步骤如下：

1）将真空室炉盖（炉门）通过液压装置往下移动，露出盛放工业纯镁的原料石墨坩埚和盛放超高纯金属镁的高纯镁收集器石墨坩埚，将工业镁锭或者添加少量铁粉的工业纯镁锭放入原料石墨坩埚中，并将高纯镁收集器石墨坩埚清理干净，然后通过液压装置将真空室炉盖关闭；

2）加热前，先通过真空系统对真空室抽真空，并将真空度保持在2－15Pa；

3）通过加热炉Ⅱ对冷凝区域进行加热，并通过温度控制器Ⅱ将冷凝区域温度控制在660－750°C；然后通过加热炉Ⅰ对盛放工业纯镁的原料石墨坩埚区域进行加热，并通过温度控制器Ⅰ将温度控制在760－850°C；

4）当镁蒸汽与冷凝器接触时，将形成液态超高纯金属镁，液态超高纯金属镁沿着冷凝器内部的溜槽不断流进石墨坩埚中，并凝固成超高纯金属镁锭；

5）将超高纯金属镁蒸溜时间控制在5小时以内，首先停止抽真空，并放气，然后通过液压装置打开炉门，从石墨坩埚中取出凝固后的超高纯金属镁；