铝熔体的除氢方法和系统技术方案

一种铝熔体的除氢方法和系统，铝熔体的除氢方法中，在将铝锭熔化成熔融态铝后，在保持真空熔炼炉内的不低于第二真空度同时，向熔融态铝中通入惰性气体，同时抽去真空熔炼炉内的气体；在停止通入气体后，静置熔融态铝。在上述技术方案中，向熔融态铝中通入惰性气体后，可高效地析出溶于熔融态铝中的氢，同时抽出真空熔炼炉内的气体，可及时将由熔融态铝中抽出的气体排出真空熔炼炉外，防止氢重新进入熔融态铝中，在真空环境下进行吹气排氢工艺，可形成均匀细小的气泡提高析氢效果；在静置过程中，存留于熔融态铝中的氢会向真空扩散，从而进一步析出溶于熔融态铝中的氢气，提高除氢效果。

【技术实现步骤摘要】
铝熔体的除氢方法和系统
本专利技术涉及一种半导体
，尤其涉及一种铝熔体的除氢方法和系统。
技术介绍
高纯度的铝材是广泛的应用在电子产业中，例如铝-铬和铝-钛合金，是作为磁光媒体介质中的反射层；铝-铜合金是作为电路中的导线材料，与铝-硅、铝-硅-铜合金也可以作为溅射靶材材料，而铝-铷合金与铝-钽合金则是作为平面显示器中的金属反射层。上述铝合金对纯度、致密度均有很高的要求。对于高纯度的铝材，针孔、气孔往往是破坏铝材质量的致命缺陷，其不仅破坏了铝材内部连续性，减小有效截面积而且是铝材的裂纹源。这些针孔、气孔产生主要是基于气体在液态、铝和固态铝中溶解度差异大，在铸锭或铸件凝固时，气体在铝中的溶解度要下降而从熔体中析出，从而在铸件中造成针孔或者疏松，影响产品质量。其中，氢是铝熔体中溶解的主要气体。为此，除氢工序在铝材制备过程中重要环节。目前主要的除氢方法主要为真空除氢和浮游除氢法。所谓真空除氢，是将坩埚密封起来，在熔炼炉里面的空间制造出负压真空。由于真空中的铝熔体的吸气倾向趋近于零，氢在铝熔体中的溶解度大大降低，促使易溶解在铝熔体中的氢向真空扩散。浮游除氢法，是向铝熔体内加入氯气、氯化锌等活性物质或者氩气、氮气等惰性气体。这些活性物质或者惰性气体可在铝熔体内产生大量气泡，而气泡内的氢分压为零，从而导致铝熔体内的氢不断向气泡中扩散，并随气泡上浮溢出液面。然而，在真空除氢，铝熔体中的杂质，以及铝与空气反应而在铝熔体表面形成的氧化膜严重阻碍了氢在铝熔体中扩散。而浮游除氢法中，在铝熔体表面形成的氧化膜以及夹杂的杂质会随铝熔体的翻滚而混入铝熔体中，其不经影响后续形成的铝成品质量，向铝熔体中添加的活性物质排放还直接导致环境污染。为此，如何提高铝熔体中的除氢效果是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种铝熔体的除氢方法，可有效提高铝熔体中的除氢效果。为解决上述问题，本专利技术提供一种铝熔体的除氢方法，包括：提供铝锭，将铝锭置于真空熔炼炉内；将所述真空熔炼炉抽真空，并保持所述真空熔炼炉的真空度不低于第一真空度的条件下，加温熔炼所述铝锭，至所述铝锭化为熔融态铝；向所述熔融态铝内通入惰性气体，同时抽去所述真空熔炼炉内气体，保持所述真空熔炼炉内真空度不低于第二真空度，直至所述真空熔炼炉内的氢含量低于第一含量；持续抽去所述真空熔炼炉内气体，静置处理所述熔融态铝，直至所述真空熔炼炉内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。可选地，所述惰性气体为氮气或是氩气。可选地，所述第一真空度数值为10Pa，所述第二真空度数值为10Pa，所述第三真空度数值为0.01Pa。可选地，向所述熔融态铝中通入惰性气体的工艺包括：通入的所述惰性气体的气压为1Kg/cm2～6Kg/cm2，流速为2L/min～20L/min，持续通气抽气的时间为10～120min。可选地，所述静置的时间大于或等于1h。可选地，所述第一含量为0.01ml/100g。可选地，采用气泵系统抽去所述真空熔炼炉内气体，且在将由所述真空熔炼炉内抽出的气体冷却后，进入气泵系统的气泵中。本专利技术还提供了一种铝熔体的除氢系统，包括真空熔炼炉，以及调整所述真空熔炼炉内真空度的抽真空机构；所述抽真空机构包括一个或多个气泵，所述各个气泵与所述真空熔炼炉连接；所述真空熔炼炉包括输气装置，用于向所述真空熔炼炉内通入惰性气体。可选地，所述抽真空机构的一个或多个气泵包括：机械泵、罗茨泵和涡轮分子泵；所述各个气泵通过管道连接所述真空熔炼炉的出口。可选地，所述真空熔炼炉内包括坩埚，所述输气装置包括一端插入所述坩埚内，另一端连接位于所述真空熔炼炉外部的输气瓶的黑铅管。可选地，所述黑铅管插入所述坩埚内的一端上设有搅拌器。可选地，在所述真空熔炼炉的开口处，位于所述真空熔炼炉与所述抽真空机构的各个气泵之间设有气体冷却装置，所述气体冷却装置包括冷却槽；连接真空熔炼炉开口与各个气泵的管道部分位于所述冷却槽内。可选地，在所述真空熔炼炉的与各个气泵之间装有气体回旋管；所述气体回旋管至少包括内管和外管；所述外管两端分别连接所述真空熔炼炉和各个气泵；所述内管一端固定于外管的内壁上，呈密封结构，且该端朝向所述各个气泵方向；所述内管的另一端呈悬空结构，且朝向所述真空熔炼炉；所述气体回旋管位于所述冷却槽内。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：在保持真空熔炼炉内的真空度不低于第二真空度同时，向所述熔融态的铝中通入惰性气体，同时抽去所述真空熔炼炉内的气体。在上述技术方案中，向熔融态铝中通入惰性气体后，所述熔融态铝中产生大量气泡，借此气泡可高效地排出溶于熔融态铝中的氢，不断抽出真空熔炼炉内的气体，其可及时将由熔融态铝中抽出的气体排出真空熔炼炉外，防止氢重新进入熔融态铝中。上述技术方案中，在真空环境下进行吹气排氢工艺，可形成均匀细小的气泡提高析氢效果在完成吹气排氢工艺后，在保持熔融态铝静置期间，持续抽去所述真空熔炼炉内的气体，提高所述真空熔炼炉内的真空度，从而有效降低氢气在熔融态炉中的溶解度，驱使存留于熔融态中的氢向真空扩散，从而进一步析出溶于熔融态铝中的氢气，提高除氢效果。在除氢系统中，包括了机械泵、罗茨泵和涡轮分子泵，上述多种气泵同时使用，可有效提高抽气效率，降低抽气能耗，减少油泵污染。在铝熔体的除氢系统中，在真空熔炼炉的开口处设置气体冷却装置，并采用气体冷却装置，在将所述真空熔炼炉内的气体冷却后，再进入气泵系统的气泵中，上述技术方案可有效降低铝熔体的除氢系统中各装置的损耗。附图说明图1是本专利技术实施例提供的铝熔体的除氢方法的流程示意图；图2是本专利技术一个实施例提供的铝熔体的除氢系统的结构示意图；图3是图2中，气体回旋管的结构示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，半导体行业中铝合金材料对于纯度、致密度均具有很高的要求。然而现有包括真空除氢、以及浮游除氢等铝熔体除氢方案中，除氢效果较差，使得制得的纯铝以及合金中仍残留较多的氢，从而影响制得的纯铝以及合金质量。针对上述缺陷，本专利技术提供了一种铝熔体的除氢方法以及铝熔体的除氢系统。所述铝熔体的除氢方法中，在真空熔炼炉内，将铝锭加热呈熔融态铝后，向熔融态铝中持续通入惰性气体，使得熔融态铝中的氢气析出，同时持续抽去真空熔炼炉内的气体，将由熔融态铝中析出的氢及时排出真空熔炼炉，避免氢重新进入熔融态铝中，而且在吹气排氢过程中，始终保持真空熔炼炉为真空状态，并形成均匀细小的气泡提高析氢效果；而在将真空熔炼炉内的氢含量降至第一含量后，静置所述熔融态铝，并持续抽去所述真空熔炼炉内的气体，降低所述真空熔炼炉内的气压，提高所述真空熔炼炉内的真空度，进而降低氢在熔融态铝中的溶解度，驱使熔融态铝中的氢气向真空扩散，从而进一步提高铝熔体内的氢的析出效果。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图1所示，本实施例提供了一种铝熔体的除氢方法，包括：步骤S1，提供铝锭，将铝锭置于真空熔炼炉内；步骤S2，将所述真空熔炼炉抽真空，并保持所述真空熔炼炉的真空度不低于第一真空度的条件下，加温熔炼所述铝锭，至所述铝锭化为熔融态铝；步骤S3，向所述熔融态铝内通入惰性气体，同时抽去所述真空熔炼炉内气体，保持所述真空熔炼炉内真空度不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝熔体的除氢方法，其特征在于，包括：提供铝锭，将铝锭置于真空熔炼炉内；将所述真空熔炼炉抽真空，并保持所述真空熔炼炉的真空度不低于第一真空度的条件下，加温熔炼所述铝锭，至所述铝锭化为熔融态铝；向所述熔融态铝内通入惰性气体，同时抽去所述真空熔炼炉内气体，保持所述真空熔炼炉内真空度不低于第二真空度，直至所述真空熔炼炉内的氢含量低于第一含量；持续抽去所述真空熔炼炉内气体，静置处理所述熔融态铝，直至所述真空熔炼炉内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。

【技术特征摘要】
1.一种铝熔体的除氢系统，包括真空熔炼炉，以及调整所述真空熔炼炉内真空度的抽真空机构，其特征在于，所述抽真空机构包括一个或多个气泵，各个所述气泵与所述真空熔炼炉连接；所述真空熔炼炉包括输气装置，用于向所述真空熔炼炉内通入惰性气体；在所述真空熔炼炉的开口处，位于所述真空熔炼炉与所述抽真空机构的各个气泵之间设有气体冷却装置，所述气体冷却装置包括冷却槽；连接真空熔炼炉开口与各个气泵的管道部分位于所述冷却槽内；在所述真空熔炼炉与各个气泵之间装有气体回旋管；所述气体回旋管至少包括内管和外管；所述外管两端分别连接所述真空熔炼炉和各个气泵；所述内管一端固定于外...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴景晖，姚力军，张卫嘉，
申请(专利权)人：宁波创润新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33