鋁熔體的除氫方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁熔體的除氫方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高純度的鋁材是廣泛的應(yīng)用在電子產(chǎn)業(yè)中，例如鋁-鉻和鋁-鈦合金，是作為磁光媒體介質(zhì)中的反射層；鋁-銅合金是作為電路中的導(dǎo)線材料，與鋁-硅、鋁-硅-銅合金也可以作為濺射靶材材料，而鋁-銣合金與鋁-鉭合金則是作為平面顯示器中的金屬反射層。上述鋁合金對(duì)純度、致密度均有很高的要求。
[0003]對(duì)于高純度的鋁材，針孔、氣孔往往是破壞鋁材質(zhì)量的致命缺陷，其不僅破壞了鋁材內(nèi)部連續(xù)性，減小有效截面積而且是鋁材的裂紋源。這些針孔、氣孔產(chǎn)生主要是基于氣體在液態(tài)、鋁和固態(tài)鋁中溶解度差異大，在鑄錠或鑄件凝固時(shí)，氣體在鋁中的溶解度要下降而從熔體中析出，從而在鑄件中造成針孔或者疏松，影響產(chǎn)品質(zhì)量。其中，氫是鋁熔體中溶解的主要?dú)怏w。為此，除氫工序在鋁材制備過(guò)程中重要環(huán)節(jié)。
[0004]目前主要的除氫方法主要為真空除氫和浮游除氫法。
[0005]所謂真空除氫，是將坩堝密封起來(lái)，在熔煉爐里面的空間制造出負(fù)壓真空。由于真空中的鋁熔體的吸氣傾向趨近于零，氫在鋁熔體中的溶解度大大降低，促使易溶解在鋁熔體中的氫向真空擴(kuò)散。浮游除氫法，是向鋁熔體內(nèi)加入氯氣、氯化鋅等活性物質(zhì)或者氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w。這些活性物質(zhì)或者惰性氣體可在鋁熔體內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡，而氣泡內(nèi)的氫分壓為零，從而導(dǎo)致鋁熔體內(nèi)的氫不斷向氣泡中擴(kuò)散，并隨氣泡上浮溢出液面。
[0006]然而，在真空除氫，鋁熔體中的雜質(zhì)，以及鋁與空氣反應(yīng)而在鋁熔體表面形成的氧化膜嚴(yán)重阻礙了氫在鋁熔體中擴(kuò)散。而浮游除氫法中，在鋁熔體表面形成的氧化膜以及夾雜的雜質(zhì)會(huì)隨鋁熔體的翻滾而混入鋁熔體中，其不經(jīng)影響后續(xù)形成的鋁成品質(zhì)量，向鋁熔體中添加的活性物質(zhì)排放還直接導(dǎo)致環(huán)境污染。
[0007]為此，如何提高鋁熔體中的除氫效果是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種鋁熔體的除氫方法，可有效提高鋁熔體中的除氫效果O
[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋁熔體的除氫方法，包括:
[0010]提供鋁錠，將鋁錠置于真空熔煉爐內(nèi)；
[0011]將所述真空熔煉爐抽真空，并保持所述真空熔煉爐的真空度不低于第一真空度的條件下，加溫熔煉所述鋁錠，至所述鋁錠化為熔融態(tài)鋁；
[0012]向所述熔融態(tài)鋁內(nèi)通入惰性氣體，同時(shí)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)氣體,保持所述真空熔煉爐內(nèi)真空度不低于第二真空度，直至所述真空熔煉爐內(nèi)的氫含量低于第一含量；
[0013]持續(xù)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)氣體，靜置處理所述熔融態(tài)鋁，直至所述真空熔煉爐內(nèi)的真空度不低于第三真空度，所述第三真空度高于第二真空度。
[0014]可選地,所述惰性氣體為氮?dú)饣蚴菤鍤狻?br>[0015]可選地，所述第一真空度數(shù)值為10Pa，所述第二真空度數(shù)值為10Pa，所述第三真空度數(shù)值為0.0lPa0
[0016]可選地，向所述熔融態(tài)鋁中通入惰性氣體的工藝包括:通入的所述惰性氣體的氣壓為lKg/cm2?6Kg/cm2,流速為2L/min?20L/min,持續(xù)通氣抽氣的時(shí)間為10?120min。
[0017]可選地，所述靜置的時(shí)間大于或等于lh。
[0018]可選地，所述第一含量為0.01ml/100g。
[0019]可選地，采用氣泵系統(tǒng)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)氣體，且在將由所述真空熔煉爐內(nèi)抽出的氣體冷卻后，進(jìn)入氣泵系統(tǒng)的氣泵中。
[0020]本發(fā)明還提供了一種鋁熔體的除氫系統(tǒng)，包括真空熔煉爐，以及調(diào)整所述真空熔煉爐內(nèi)真空度的抽真空機(jī)構(gòu)；
[0021]所述抽真空機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)氣泵，所述各個(gè)氣泵與所述真空熔煉爐連接；
[0022]所述真空熔煉爐包括輸氣裝置，用于向所述真空熔煉爐內(nèi)通入惰性氣體。
[0023]可選地，所述抽真空機(jī)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)氣泵包括:機(jī)械泵、羅茨泵和渦輪分子泵；
[0024]所述各個(gè)氣泵通過(guò)管道連接所述真空熔煉爐的出口。
[0025]可選地，所述真空熔煉爐內(nèi)包括坩堝，所述輸氣裝置包括一端插入所述坩堝內(nèi)，另一端連接位于所述真空熔煉爐外部的輸氣瓶的黑鉛管。
[0026]可選地，所述黑鉛管插入所述坩堝內(nèi)的一端上設(shè)有攪拌器。
[0027]可選地，在所述真空熔煉爐的開(kāi)口處，位于所述真空熔煉爐與所述抽真空機(jī)構(gòu)的各個(gè)氣泵之間設(shè)有氣體冷卻裝置，所述氣體冷卻裝置包括冷卻槽；
[0028]連接真空熔煉爐開(kāi)口與各個(gè)氣泵的管道部分位于所述冷卻槽內(nèi)。
[0029]可選地，在所述真空熔煉爐的與各個(gè)氣泵之間裝有氣體回旋管；
[0030]所述氣體回旋管至少包括內(nèi)管和外管；
[0031 ] 所述外管兩端分別連接所述真空熔煉爐和各個(gè)氣泵；
[0032]所述內(nèi)管一端固定于外管的內(nèi)壁上，呈密封結(jié)構(gòu)，且該端朝向所述各個(gè)氣泵方向；所述內(nèi)管的另一端呈懸空結(jié)構(gòu)，且朝向所述真空熔煉爐；
[0033]所述氣體回旋管位于所述冷卻槽內(nèi)。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035]在保持真空熔煉爐內(nèi)的真空度不低于第二真空度同時(shí)，向所述熔融態(tài)的鋁中通入惰性氣體，同時(shí)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)的氣體。在上述技術(shù)方案中，向熔融態(tài)鋁中通入惰性氣體后，所述熔融態(tài)鋁中產(chǎn)生大量氣泡，借此氣泡可高效地排出溶于熔融態(tài)鋁中的氫，不斷抽出真空熔煉爐內(nèi)的氣體，其可及時(shí)將由熔融態(tài)鋁中抽出的氣體排出真空熔煉爐外，防止氫重新進(jìn)入熔融態(tài)鋁中。上述技術(shù)方案中，在真空環(huán)境下進(jìn)行吹氣排氫工藝，可形成均勻細(xì)小的氣泡提高析氫效果在完成吹氣排氫工藝后，在保持熔融態(tài)鋁靜置期間，持續(xù)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)的氣體，提高所述真空熔煉爐內(nèi)的真空度，從而有效降低氫氣在熔融態(tài)爐中的溶解度，驅(qū)使存留于熔融態(tài)中的氫向真空擴(kuò)散，從而進(jìn)一步析出溶于熔融態(tài)鋁中的氫氣，提聞除氫!效果。
[0036]在除氫系統(tǒng)中，包括了機(jī)械泵、羅茨泵和渦輪分子泵，上述多種氣泵同時(shí)使用，可有效提高抽氣效率，降低抽氣能耗，減少油泵污染。
[0037]在鋁熔體的除氫系統(tǒng)中，在真空熔煉爐的開(kāi)口處設(shè)置氣體冷卻裝置，并采用氣體冷卻裝置，在將所述真空熔煉爐內(nèi)的氣體冷卻后，再進(jìn)入氣泵系統(tǒng)的氣泵中，上述技術(shù)方案可有效降低鋁熔體的除氫系統(tǒng)中各裝置的損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的鋁熔體的除氫方法的流程示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的鋁熔體的除氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3是圖2中，氣體回旋管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]正如【背景技術(shù)】所述，半導(dǎo)體行業(yè)中鋁合金材料對(duì)于純度、致密度均具有很高的要求。然而現(xiàn)有包括真空除氫、以及浮游除氫等鋁熔體除氫方案中，除氫效果較差，使得制得的純鋁以及合金中仍殘留較多的氫，從而影響制得的純鋁以及合金質(zhì)量。
[0042]針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供了一種鋁熔體的除氫方法以及鋁熔體的除氫系統(tǒng)。所述鋁熔體的除氫方法中，在真空熔煉爐內(nèi)，將鋁錠加熱呈熔融態(tài)鋁后，向熔融態(tài)鋁中持續(xù)通入惰性氣體，使得熔融態(tài)鋁中的氫氣析出，同時(shí)持續(xù)抽去真空熔煉爐內(nèi)的氣體，將由熔融態(tài)鋁中析出的氫及時(shí)排出真空熔煉爐，避免氫重新進(jìn)入熔融態(tài)鋁中，而且在吹氣排氫過(guò)程中，始終保持真空熔煉爐為真空狀態(tài)，并形成均勻細(xì)小的氣泡提高析氫效果；而在將真空熔煉爐內(nèi)的氫含量降至第一含量后，靜置所述熔融態(tài)鋁，并持續(xù)抽去所述真空熔煉爐內(nèi)的氣體，降低所述真空熔煉爐內(nèi)的氣壓，提高所述真空熔煉爐內(nèi)的真空度，進(jìn)而降低氫在熔融態(tài)鋁中的溶解度，驅(qū)使熔融態(tài)鋁中的氫氣向真空擴(kuò)散，從而進(jìn)一步提高鋁熔體內(nèi)的氫的析出效果O
[0043]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0044]參考圖1所示，本