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| 真空镀膜设备坩埚的作用？ |
| 发布时间 ：2014-12-08 浏览 ：5382 次 |
坩埚又称为结晶器 ，是真空电弧熔炼的核心部位 。金属在这里熔化 、过热 、精炼和结晶成锭 。在这里进行着大量的热交换 ，坩埚壁的换热强度能够达到几万至几百万W/m2 。 当电弧产生异常现象时 ，甚至会烧穿坩埚壁。因此，对于坩埚有一系列要求 。 鉴于坩埚的重要性 ，设计坩埚的要点主要集中在几以下点 ： ①坩埚要用导热性好导电性也好的且不易被熔化金属黏结的材料制造 。符合这种要求的材料有紫铜 、无氧铜等。绝大多数的坩埚由壁厚12～24mm紫铜管和铜合金 ，(含锰青铜)：法兰盘焊接而成。 因为紫铜的导热性和导电性好 ，且不与熔炼金属黏结 ，还比无氧铜便宜 ，比钢传热性 、导电性好 。 ②坩埚的内表面应该平整光滑 ，断面形状一致 ，无严重麻坑 ，以便于脱锭 。坩埚管主要制造方法有挤压 、电解沉积和离心铸造等 。其中以挤压方法生产的质量最好，但以此法生产大规格(直径大于500mm)坩埚管较困难。 电解沉积法规格不限，应用较广 。此外，还有紫铜板卷焊的坩埚管 ，但其内表面的焊缝必须接受精密加工 。在电弧熔炼过程中，坩埚内表面会结有残渣，因此每次熔炼前应该仔细地清理坩埚内表面 。 ③坩埚要有足够的刚度和强度 ，在熔炼情况下，足以支承最大铸锭质量，且受到电极短路碰撞时不致损害 。 ④坩埚壁厚在强度允许的条件下应薄些 。坩埚壁主要决定于锭子的直径和荷重，一般小炉子取壁厚为8～10mm，大炉子取壁厚为12～24mm ，钢制坩埚的壁厚为8～12mm。 但也有人主张用较厚的埚壁(大于25mm) ，他们认为沿坩埚壁的纵向也能传热 ，对高温熔化区的冷却很有作用 。 而另外一些人认为 ，只要冷却水足够 ，埚壁纵向传热作用不大，因此可采用较薄的埚壁 。而且 ，埚壁的薄厚并不是决定烧穿坩埚难易的因素。在冷却水不足的情况下，无论埚壁厚薄 ，熔点较低的铜肯定难于应付高温 。 ⑤坩埚的结构应当允许坩埚的热膨胀变形 。图坩埚外壁温度曲线是日本真空技术公司对蛇形管水冷的8英寸(200mm)铜坩埚外表面实测的温度曲线 。 可见 ，在熔炼过程中，虽有水冷 ，但埚壁的温度仍然较高。根据实测资料，水冷铜坩埚的外壁最高温度(熔池处)为230～280℃;推算出内壁最高温度约为400℃ ，平均温度约为150℃ 。 由于坩埚较长，纵向热膨胀量较大，设计时必须考虑到 。例如 ：2m长的铜坩埚，平均温度为150℃时 ，其纵向热膨胀量Δl=(150 - 20)× 18 × 10-6 ×2000 = 4.68mm 。可见 ，如果坩埚上下固定 ，这么大的膨胀量所产生的巨大内应力将使坩埚损坏 。 ⑥直径小于150mm的坩埚往往带有一定锥度 ，因为坩埚需要脱锭 。大锭在冷凝时由于总收缩量较大 ，脱锭很容易;但是小锭需坩埚有一定锥度 ，才便于脱锭 ，一般锥度在0.5%以内。 ⑦坩埚要进行充分而适当的冷却 。大约炉子熔化功率的80%的热量由坩埚冷却系统带走，因此要 。 求冷却水的流速 、流量都足够大 。 ⑧便于装卸、清理和维修 。 推荐阅读 |
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