一種高純金屬鑄錠的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及真空冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重量純度超過99.99%的高純金屬鑄錠的制造方法。一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于其具體工藝過程為：（1）將重量純度≥99.99%的金屬原料進(jìn)行備料、裝爐、抽真空；（2）電子束對(duì)金屬原料進(jìn)行加熱融化，得到金屬熔體；（3）經(jīng)步驟（2）融化后得到的金屬熔體進(jìn)入采用電磁感應(yīng)加熱方式的水冷坩堝中繼續(xù)進(jìn)行熔煉，實(shí)現(xiàn)除雜、除氣；（4）經(jīng)步驟（3）得到的熔體進(jìn)入水冷結(jié)晶器，成型得到高純金屬鑄錠。本發(fā)明方法能夠充分控制鑄錠中雜質(zhì)及氣體含量，所制備的高純金屬鑄錠，具有純度高，鑄錠物理性好、成材率高、產(chǎn)品規(guī)格多樣化等優(yōu)點(diǎn)，滿足集成電路等對(duì)于高端薄膜制備的性能要求。
【專利說明】一種高純金屬鑄錠的制造方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及真空冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種重量純度超過99. 99%的高純金屬 鑄錠的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高純金屬是指純度彡4N以上的金屬，可用于制備高純?cè)噭┘皹?biāo)樣配置的基體材 料，同時(shí)還可應(yīng)用于制備磁傳感材料，光感材料，磁記錄濺射靶材及離子鍍膜以及用于航空 航天的高級(jí)合金等高【技術(shù)領(lǐng)域】。大都應(yīng)用于將高純金屬制備成純金屬靶材或合金靶材，通 過鍍膜的方式得到符合要求的功能薄膜。在大規(guī)模集成電路中，由于集成電路工藝尺寸的 不斷減小、對(duì)金屬薄膜中的夾雜物及缺陷的要求越來越高，因此對(duì)靶材制備的初級(jí)原料一 高純金屬鑄錠的化學(xué)純度、氣體含量及物理性能、成材率提出了極高的要求。
[0003] 在高純金屬鑄錠制備過程中，常用的方法是電子束熔煉，利用高速電子的動(dòng)能轉(zhuǎn) 換成熱能，進(jìn)而使金屬熔化，可用于高熔點(diǎn)金屬鎢、鈮、鉭、鑰、釩、貴重金，以及對(duì)氧元素具 有高親和力金屬鈦的熔制。
[0004] 電子束熔煉方法對(duì)于金屬純度的保持能夠起到很好的作用。但其也存在一定的缺 陷，比如熔煉過程中金屬揮發(fā)損耗大，鑄錠必須經(jīng)過二次重熔才能去除鑄錠內(nèi)部及外部富 集的氣孔及改善其表面分層斷裂、褶皺的現(xiàn)象，以達(dá)到靶材用鑄錠錠的要求，用該方法制備 高純鈷錠成本很高，效率較低。
[0005] 因此希望找到一種新的制備高純金屬鑄錠的方法，該方法能既保持電子束爐熔鑄 過程中的不引人介質(zhì)污染，保持純度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能對(duì)金屬熔體進(jìn)行一次保溫和精煉，實(shí) 現(xiàn)充分除雜、除氣，即可避免電子束爐二次熔鑄才能解決的鑄錠內(nèi)部氣孔、表面裂紋、褶皺 等缺陷，實(shí)現(xiàn)高純金屬鑄錠純度高、氣體元素含量低、內(nèi)部無缺陷、表面質(zhì)量好、成材率高， 低成本、高效率及規(guī)模化生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述已有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種高純金屬鑄錠的制造方法，該方法能夠 充分控制鑄錠中雜質(zhì)及氣體含量，所制備的高純金屬鑄錠具有純度高、鑄錠物理性好、成材 率高、產(chǎn)品規(guī)格多樣化等特點(diǎn)，能夠滿足集成電路等對(duì)于高端薄膜制備的性能要求。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于其具體工藝過程為： (1) 將重量純度彡99. 99%的金屬原料進(jìn)行備料、裝爐、抽真空； (2) 電子束對(duì)金屬原料進(jìn)行加熱融化，得到金屬熔體； (3) 經(jīng)步驟（2)融化后得到的金屬熔體進(jìn)入采用電磁感應(yīng)加熱方式的水冷坩堝中繼續(xù) 進(jìn)行熔煉，除雜、除氣； (4) 經(jīng)步驟（3)得到的熔體進(jìn)入水冷結(jié)晶器，成型得到高純金屬鑄錠。
[0008] 根據(jù)上述的一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于所述金屬原料為板狀或 棒狀。
[0009] 根據(jù)上述的一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于所述金屬原料為鎳、鈷、銅 或鈦中的一種。
[0010] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：本發(fā)明提供一種高純金屬鑄錠的制造方法，該制造方法 采用新型真空熔煉的方式，以重量純度> 99. 99%的板狀或棒狀金屬為原料，以電子束加熱 方式進(jìn)行化料，以水冷坩堝電磁感應(yīng)熔煉的方式進(jìn)行熔煉，以水冷結(jié)晶器進(jìn)行成型而得到 高純金屬鑄錠。該制造方法能夠充分控制鑄錠中雜質(zhì)及氣體含量，所制備的金屬鑄錠重量 純度可以達(dá)到99. 99%以上，具有純度高，鑄錠物理性好、成材率高、產(chǎn)品規(guī)格多樣化等優(yōu) 點(diǎn)，滿足集成電路等對(duì)于高端薄膜制備的性能要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為常規(guī)電子束爐熔鑄法所制備高純金屬鑄錠內(nèi)部C-Scan掃描圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明所制備高純金屬鑄錠內(nèi)部C-Scan掃描圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明的一種高純金屬鑄錠的制造方法的具體工藝過程為：（1)將重量純度 > 99. 99%的板狀或棒狀金屬原料進(jìn)行備料、裝爐、抽真空至KT3Pa以上，所使用的金屬原料 的品種為鎳、鈷、銅或鈦中的一種；（2)采用電子束轟擊對(duì)金屬原料進(jìn)行加熱融化，得到金 屬熔體；（3)經(jīng)步驟（2)融化后得到的金屬熔體進(jìn)入采用電磁感應(yīng)加熱方式、最高加熱溫度 達(dá)到2000°C的水冷坩堝中繼續(xù)進(jìn)行熔煉，實(shí)現(xiàn)充分除雜、除氣；（4)經(jīng)步驟（3)得到的熔體 進(jìn)入水冷結(jié)晶器中，成型得到高純金屬鑄錠。
[0014] 實(shí)施例1 (1) 以重量純度為99. 999%的電解鈷為原料，將其備料、裝爐、抽真空至KT3Pa以上； (2) 以電子束轟擊對(duì)鈷原料進(jìn)行加熱融化，得到金屬熔體； (3) 經(jīng)步驟（2)融化后的鈷液體進(jìn)入以感應(yīng)熔煉方式加熱的水冷坩堝中繼續(xù)進(jìn)行熔煉， 熔煉溫度在1550°C -1750°C，實(shí)現(xiàn)熔體充分除雜、除氣； (4) 經(jīng)步驟（3)熔煉后的鈷熔體進(jìn)入水冷結(jié)晶器中成型得到高純鈷鑄錠。
[0015] 表1為采用上述制備工藝所得99. 999%高純鈷錠的元素 GDMS (輝光放電質(zhì)譜分析 法）分析檢測(cè)結(jié)果。
[0016] 表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于其具體工藝過程為： (1) 將重量純度彡99. 99%的金屬原料進(jìn)行備料、裝爐、抽真空； (2) 電子束對(duì)金屬原料進(jìn)行加熱融化，得到金屬熔體； (3) 經(jīng)步驟（2)融化后得到的金屬熔體進(jìn)入采用電磁感應(yīng)加熱方式的水冷坩堝中繼續(xù) 進(jìn)行熔煉，實(shí)現(xiàn)除雜、除氣； (4) 經(jīng)步驟（3)得到的熔體進(jìn)入水冷結(jié)晶器，成型得到高純金屬鑄錠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于所述金屬原料為 板狀或棒狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純金屬鑄錠的制造方法，其特征在于所述金屬原料為 鎳、鈷、銅或鈦中的一種。
【文檔編號(hào)】C22B9/04GK104451175SQ201410732839
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月7日
【發(fā)明者】楊志強(qiáng), 艾琳, 于曉霞, 白延利, 張亞東, 呂錦雷, 王敏, 王紅忠, 許敬月, 郭廷宏, 馬騫, 胡臘梅 申請(qǐng)人:金川集團(tuán)股份有限公司