1. تعریف و ویژگی های مواد فلزی با خلوص بالا
مواد فلزی با خلوص بالا مواد فلزی با سطح خلوص بسیار بالایی هستند (معمولاً بالاتر از 99.999 ٪). ویژگی های اصلی آن شامل ساختار کریستالی بسیار کامل ، محتوای ناخالصی بسیار کم و هدایت الکتریکی و حرارتی عالی است. تهیه مواد فلزی با خلوص بالا خواستار است و معمولاً شامل چندین مرحله فرآیند ، مانند ذوب خلاء و تصفیه الکتروشیمیایی ، برای اطمینان از درجه بالایی از خلوص است.
2. زمینه های استفاده از مواد فلزی با خلوص بالا
مواد فلزی با خلوص بالا به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرند ، که صنعت الکترونیک یکی از مناطق اصلی کاربرد است. در فرآیند تولید مدار یکپارچه ، استفاده از فلزات با خلوص بالا به عنوان ماده اصلی می تواند از قابلیت اطمینان و عملکرد بالای دستگاه های الکترونیکی اطمینان حاصل کند. این زمینه پزشکی همچنین از زیست سازگاری فلزات با خلوص بالا برای تهیه ایمپلنت های فلزی با خلوص بالا ، مانند مفاصل مصنوعی و مواد ترمیم کننده دندان استفاده می کند. علاوه بر این ، در زمینه OptoElectronics ، تولید نیمه هادی ، سلولهای خورشیدی و غیره ، مواد فلزی با خلوص بالا نیز نقش مهمی دارند و دارای ارزش کاربردی مهم هستند. در عین حال ، این زمینه های کاربردی همچنین نیازهای بسیار بالایی را در مورد خلوص ، پایداری و هدایت مواد فلزی با خلوص بالا مطرح می کنند ، که باعث توسعه مداوم و نوآوری فناوری آماده سازی مواد فلزی با خلوص می شود.
دوم ، نمای کلی فناوری ذوب خلاء
1. اصل اصلی ذوب شدن
ذوب خلاء یک روش مهم برای تهیه فلز است ، اصل اساسی این است که نمونه های فلزی را در یک محیط خلاء بالا یا فشار بسیار کم ، از طریق گرم کردن ذوب فلز و سپس خنک کننده و جامد سازی قرار دهید تا به دست آوردن محتوای با خلوص بالا و کم گاز مواد فلزی. هسته اصلی فرآیند استفاده از محیط خلاء برای جلوگیری از واکنش فلز با اکسیژن ، نیتروژن و سایر ناخالصی های موجود در هوا است ، بنابراین باعث کاهش مخلوط ناخالصی می شود. ذوب خلاء نه تنها به یک محیط فرآیند بسیار خالص ، بلکه کنترل دقیق دما ، فشار و سایر پارامترها نیز نیاز دارد تا از خلوص و یکنواختی مواد فلزی اطمینان حاصل شود.
2. طبقه بندی و ویژگی های ذوب خلاء
ذوب خلاء را می توان با توجه به ویژگی های فرآیند مختلف و مناطق کاربردی به ذوب قوس خلاء ، ذوب القایی خلاء و ذوب پرتو الکترونی تقسیم کرد. ذوب قوس خلاء استفاده از قوس الکتریکی اثر درجه حرارت بالای فرآیند ذوب نمونه فلزی است. ذوب القایی خلاء از اصل گرمایش القایی برای ایجاد جریان القایی بر روی سطح نمونه های فلزی از طریق القاء الکترومغناطیسی برای گرما و ذوب آنها استفاده می کند. ذوب پرتو الکترونی خلاء یک پرتو الکترونی با انرژی بالا است که به طور مستقیم روی سطح نمونه های فلزی فرآیند گرم و ذوب می شود. انواع مختلفی از روشهای ذوب خلاء ویژگی های خاص خود را دارند ، اما همه آنها در محیط خلاء بالایی برای تحقق خلوص ذوب فلز قرار دارند. فناوری ذوب خلاء به دلیل فرآیند آماده سازی بسیار خالص و خصوصیات عالی مواد آماده شده به یکی از مهمترین وسیله برای تهیه فلزات با خلوص بالا تبدیل شده است.
سوم ، فناوری کلیدی در ذوب خلاء
1. فناوری کنترل محیط خلاء
فناوری کنترل محیط زیست خلاء عمدتا شامل نگهداری خلاء بالا و کنترل گاز است. در ذوب خلاء ، حفظ محیط خلاء بالا پایه و اساس اطمینان از خلوص بالای مواد فلزی است. نگهداری خلاء بالا از طریق پمپ خلاء پیشرفته و فناوری آب بندی شده است تا اطمینان حاصل شود که فرآیند ذوب در غلظت گاز سیستم بسیار کم است. کنترل دقیق گاز برای جلوگیری از ورود ناخالصی های گاز خارجی به مواد فلزی ضروری است. با معرفی گازهای بی اثر یا مخلوط های گازی به محفظه ذوب و نظارت بر آنها در زمان واقعی با استفاده از تجهیزات نظارت آنلاین مانند طیف سنجی جرمی ، ترکیب گازها به طور موثری قابل کنترل است ، که به جلوگیری از واکنش اکسیداسیون و سایر فرآیندهای آلودگی کمک می کند و خلوص بالایی از فلز را تضمین می کند.
2. تجهیزات ذوب و پارامترهای فرآیند فناوری کنترل
کوره برقی یکی از تجهیزات اصلی ذوب خلاء است که به طور مستقیم بر گرمایش و سرمایش فلز در فرآیند ذوب تأثیر می گذارد. طراحی ساختار کوره به طور منطقی بسیار مهم است تا اطمینان حاصل شود که نمونه های فلزی به طور مساوی گرم می شوند. سیستم کنترل پیشرفته کوره می تواند با کنترل دقیق دما ، ثبات دما فلز در حین ذوب و جامد سازی را تضمین کند. میزان خنک کننده به طور مستقیم بر سرعت رشد کریستال و ساختار شبکه تأثیر می گذارد. با تنظیم سرعت خنک کننده ، می توان اندازه و شکل کریستال های فلزی را کنترل کرد ، در نتیجه خصوصیات مکانیکی و همگن ساختاری مواد فلزی را بهبود می بخشد. نرخ خنک کننده بسیار قابل کنترل یک پارامتر اصلی فرآیند در فناوری ذوب خلاء است.
3.
در فرآیند ذوب خلاء ، ممکن است در فلز مذاب مانند اکسیدها ، اجزاء و غیره برخی از مواد زائد جامد در فلز مذاب وجود داشته باشد. فرآیند جداسازی و تصفیه سرباره با هدف از بین بردن ناخالصی ها از فلز مذاب برای بهبود خلوص فلز. از طریق طراحی معقول ساختار کوره ، می توانید این جداسازی موثر مایع و فلز سرباره را ایجاد کنید ، روشهای متداول برای استفاده از سیکلون ، میدان مغناطیسی و سایر تجهیزات برای جدا کردن مایع سرباره از فلز.
4. فناوری پالایش و تصفیه
پالایش شیمیایی از طریق افزودن مقدار مناسب ماده کاهش دهنده ، ماده اکسید کننده و سایر مواد شیمیایی است ، به طوری که ناخالصی های موجود در فلز مذاب و واکنش آن ، تشکیل گازهای فرار یا حل شده در سرباره و در نهایت متوجه حذف ناتوانی ها می شود. پالایش شیمیایی برای اطمینان از اثر پالایش نیاز به اندازه گیری دقیق و کنترل میزان مواد شیمیایی اضافه شده و شرایط واکنش دارد.
