[实用新型]一种悬浮熔炼设备的完全无铜原子沾污的水冷铜坩埚

说明书

本实用新型公开一种悬浮熔炼设备的完全无铜原子沾污的水冷铜坩埚，适用于真空电磁悬浮熔炼技术。所述悬浮熔炼设备包括水冷铜坩埚、真空炉体、真空机组、感应电源、冷却系统和控制系统。所述水冷铜坩埚的坩埚内壁上设置有惰性涂层，所述惰性涂层为熔点高于被熔炼材料的金属，和/或与被熔炼材料同类或相同的金属。惰性涂层避免了金属熔池由于与铜质的坩埚内壁直接接触而使铜原子侵入金属熔池中，从而提高了产品的质量。

技术领域

本实用新型涉及一种悬浮熔炼设备的完全无铜原子沾污的水冷铜坩埚，具体为一种带有金属涂层的水冷铜坩埚，属于熔炼金属和合金的技术领域。

背景技术

真空电磁悬浮熔炼技术(以下简称悬浮熔炼)是当代先进的材料制备技术。真空电磁悬浮熔炼技术是一种先进的材料制备技术，这种技术在真空感应熔炼的基础上，用水冷铜坩埚代替陶瓷坩埚，并且利用电磁束缚力作用于金属熔池，避免金属熔池同坩埚壁的接触，从而消除坩埚材料对金属熔池的污染。在熔炼过程中，材料中的非金属杂质会上浮到熔池表面，然后被坩埚壁所粘附，产生一定的提纯作用。所以，悬浮熔炼技术特别适合于熔炼高纯和超纯金属和合金。

但是，在悬浮熔炼过程中，金属熔池并非完全不接触坩埚壁——它与坩埚的内壁形成一种“软接触”的状态，即熔池的局部表面会随机的与坩埚内壁有暂时的轻微的接触，由于这种接触是在高温下发生的，所以可能会引入几个到几十个ppm的铜原子，这种杂质水平超出了许多高纯和超纯金属和合金的技术指标。

对此，提供一种能够避免金属熔池产生污染的水冷铜坩埚，为当前最为急需解决的难点问题之一。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型的目的在于提供一种悬浮熔炼设备的完全无铜原子沾污的水冷铜坩埚，在水冷铜坩埚的内壁面依次设置真空隔热层、惰性涂层，将铜制的坩埚与金属熔池分割开来，当金属熔池仅仅与惰性涂层接触，避免了铜杂志的侵入，提高金属纯度。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种悬浮熔炼设备的完全无铜原子沾污的水冷铜坩埚，所述悬浮熔炼设备包括水冷铜坩埚、真空炉体、真空机组、感应电源、冷却系统和控制系统，所述水冷铜坩埚设置在所述真空炉体内，所述感应电源产生高频电流输入到环绕所述水冷铜坩埚的感应圈中，所述冷却系统向水冷铜坩埚、感应圈、感应电源、真空炉体和真空机组供应冷却水，所述水冷铜坩埚为坩埚瓣片形成的分瓣结构，所述坩埚瓣片内部设置有瓣片水路，所述水冷铜坩埚的坩埚内壁上设置有惰性涂层，所述惰性涂层材质与熔炼材料相应以防止惰性涂层的材料污染熔炼材料。

进一步的，所述惰性涂层的材质为与熔炼材料同类或相同的金属。

进一步的，在熔炼Al-Sc合金的情况下，所述惰性涂层为金属Sc涂层、和/或Al-Sc合金涂层、和/或金属Al涂层。

进一步的，在熔炼铬的情况下，所述惰性涂层为金属铬涂层；在熔炼镍的情况下，所述惰性涂层为金属镍涂层；在熔炼钛的情况下，所述惰性涂层为金属钛涂层。

进一步的，所述惰性涂层的材质为熔点高于熔炼材料的金属。

进一步的，在熔炼超纯Nb的情况下，所述惰性涂层为金属Mo涂层和/或金属W涂层。

进一步的，所述惰性涂层的厚度为10^-1～10¹微米。

进一步的，所述惰性涂层和坩埚内壁之间设置有粘附层和/或过渡层。

本实用新型的优点在于：在水冷铜坩埚的坩埚内壁设置有惰性涂层，避免金属熔池与铜质的水冷铜坩埚直接接触。惰性涂层采用熔点高于熔炼材料的金属，这种金属涂层中的金属进入金属熔池的几率比熔点较低的铜进入熔池的几率低得多，产生的污染也少得多。或者惰性涂层采用与被熔炼材料相同或者同类的材料，相似或相同材料即便进入金属熔池内也不影响熔炼材料的纯度，提高产品的纯度。

附图说明