铸锭的熔炼设备的制作方法

本发明涉及金属熔炼领域，特别涉及一种铸锭的熔炼设备。

背景技术：

溅射靶材是制造半导体芯片所必需的一种极其重要的关键材料。利用溅射靶材形成膜层的工艺原理是采用经加速的离子轰击靶材，使靶材的原子被溅射出，以薄膜的形式沉积到基片上，最终形成半导体芯片中的膜层。利用溅射靶材所形成的膜层具有均匀性高、可控性强等诸多优点，被应用于各种半导体器件的形成方法中。

在溅射工艺形成膜层的半导体工艺中，溅射靶材的质量会直接影响所述形成膜层的质量；而金属靶材用铸锭是形成溅射靶材的原料，所以金属靶材用铸锭的质量对所形成膜层的质量起着关键的作用。

其中超高纯铜是制造半导体芯片用超高纯铜溅射靶材的原料。超高纯铜锭一般在熔炼以后，通过除气、铸造而成。根据溅射靶材尺寸大小要求的不同，所使用超高纯铜锭的直径一般在150mm到250mm范围内。

随着半导体器件设计和制造技术的迅速发展，对膜层的形成质量要求越来越高，溅射靶材的质量要求也越来越高。相应的，对相应铸锭的质量要求也随之提高。

现有设备所获得的铸锭往往存在缺陷较多，容易造成铸锭材料报废或者溅射靶材内部存在缺陷的问题。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种铸锭的熔炼设备，以减少所获得铸锭中的缺陷，从而提高铸锭材料利用率，防止铸锭材料报废，减少所形成溅射靶材内部缺陷的出现，提高所形成溅射靶材的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种铸锭的熔炼设备，包括：

铸模，用于承放熔融金属；振动装置，与所述铸模相连，用于使所述铸模中的熔融金属振动。

可选的，所述铸模固定于承放支架上；所述振动装置与所述承放支架固定相连。

可选的，所述振动装置包括：电机，与传动轴相连，使所述传动轴转动；振动机构，与所述传动轴相连，使所述传动轴的转动转换为振动；传动杆，与所述振动机构和所述承放支架固定相连。

可选的，所述振动机构为凸轮振动机构。

可选的，所述电机为变频电机。

可选的，还包括：支撑支架，套装在所述铸模外，所述承放支架通过所述支撑支架实现与所述铸模的连接。

可选的，所述腔室为真空腔，所述真空腔包括熔炼部；所述铸模和所述承放支架位于所述熔炼部的底部。

可选的，所述熔炼部真空腔的底部具有通孔；所述真空腔还包括延伸部，所述延伸部与所述熔炼部通过所述通孔连通；所述传动杆贯穿所述通孔和所述延伸部，一端与所述承放支架固定相连，另一端与所述振动机构相连。

可选的，所述熔炼设备还包括：阻挡环，位于所述承放支架和所述熔炼部真空腔的底部之间，环绕所述通孔设置。

可选的，所述熔炼设备还包括：波纹管，套装于所述传动杆上，围成所述真空腔的延伸部。

可选的，所述真空腔的真空度在10^-2pa到10^-3pa范围内。

可选的，所述熔炼设备为真空感应熔炼炉，所述熔炼部的真空腔为所述真空感应熔炼炉的真空腔。

可选的，所述振动装置为超声振动装置。

可选的，所述超声振动装置固定于所述铸模的侧壁上。

可选的，所述铸模具有注入口和远离所述注入口的底部；所述超声振动装置从所述注入口延伸至所述底部。

可选的，所述铸模为空心圆柱壳体，所述空心圆柱壳体沿母线方向的一端为密封的底部，另一端为开放的注入口；所述超声振动装置沿所述空心圆柱壳体母线方向从所述注入口延伸至底部。

可选的，所述振动装置的振动频率在40hz到200hz范围内。

可选的，所述振动装置的振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

所述熔炼设备中，所述振动装置能够使铸模中的熔融金属振动，从而达到搅拌所述熔融金属、在所述熔融金属中形成对流的目的；熔融金属的搅拌，能够有效促使溶解气体的析出，能够有效降低熔融金属中溶解气体的浓度，减少所获得铸锭中的残余气体，减少气孔的形成；熔融金属中对流的形成，能够有效提高熔融金属表面和内部的温度均匀性，使所述熔融金属表面和内部趋于同时凝固，避免表面膜层的形成，减少收缩孔的形成；气孔和收缩孔的减少，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提高铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。

本发明可选方案中，所述熔炼设备包括用于固定所述铸模的承放支架；所述振动装置与所述承放支架固定相连。所述振动装置通过使所述承放支架振动而使所述铸模发生振动，进而引起所述铸模中熔融金属的振动。这种做法工艺简单，可操作性强；而且无需直接接触所述熔融金属即可使所述熔融金属产生振动，从而能够避免向所述熔融金属内引入杂质，有利于保持所述熔融金属的纯度，有利于提高所形成溅射靶材的质量。

本发明可选方案中，所述振动装置的振动频率在40hz到200hz范围内，振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。振动频率不宜过高也不宜过低，振动幅度不宜过大也不宜过小；振动频率过低、振动幅度过小，则所述熔融金属受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的搅拌不利于提高熔融金属温度的均匀性，不利于使熔融金属表面和内部趋于同时凝固；振动频率过高、振动幅度过大，则可能会使熔融金属因振动而晃出铸模，而引起材料浪费以及不必要的工艺风险。

本发明可选方案中，所述铸模设置于真空腔内；将所述铸模设置于真空腔中的做法，能够有效减小气体在熔融金属中的溶解度，有利于驱使气体析出，有利于减少残余气体；而且所述真空腔包括熔炼部和延伸部，所述延伸部可以通过波纹管围成，其中所述铸模和所述承放支架位于所述熔炼部底部，所述传动杆贯穿所述延伸部，与所述振动机构固定相连；由于波纹管可以实现形变，因波纹管围成的延伸部也可以实现形变，所以所述熔炼部和所述波纹管围成的延伸部所构成的真空腔，能够在保证真空度工艺要求的前提下，实现振动的要求，而且工艺简单，可操作性强。

本发明可选方案中，所述熔炼设备还包括阻挡环，位于所述承放支架和所述熔炼部真空腔的底部之间，环绕所述通孔设置；在所述熔融金属溢出时，所述阻挡环能够起到阻挡作用，避免熔融金属经所述通孔流入延伸部的真空腔内，从而防止所述振动装置受损。

本发明可选方案中，所述振动装置还可以为超声振动装置；所述超声振动装置固定于所述铸模的侧壁上；因此所述超声振动装置能够使所述铸模中未固化的熔融金属发生振动，从而达到搅拌所述熔融金属、在所述熔融金属中形成对流的目的；而且采用超声振动装置使所述熔融金属振动，不仅无需直接接触所述熔融金属，不会引入杂质，而且无需对工艺设备做较大改动即可实现振动的功能，设备制造成本较低，有利于保证熔炼工艺条件，有利于提高熔炼工艺的稳定性和质量。

附图说明

图1是一种熔炼设备所获的铸锭的剖面结构示意图；

图2是本发明熔炼设备一实施例的结构示意图；

图3是本发明熔炼设备另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有设备所获得的铸锭往往存在缺陷较多的问题。现结合一种铸锭的熔炼设备分析其缺陷问题的原因：

真空感应熔炼炉(vacuuminductionmelter)是一种在真空条件下，利用中频感应加热原理，使金属熔化的真空冶炼成套设备。此设备可用来提炼高纯度的金属及合金。

现有的真空感应熔炼炉，一般包含一个感应线圈、石墨坩埚和石墨模具。石墨模具设置于真空感应炉内的底座上。铜原料中石墨坩埚中受热融化后形成熔融金属；熔融金属灌注入石墨模具中以待冷却形成铸锭。

参考图1，示出了一种熔炼设备所获的铸锭的剖面结构示意图。

需要说明的是，此处以超高纯度铜铸锭的制造为例进行说明，即图1所示熔炼设备所获得铸锭为铜铸锭。

所述熔炼设备中，熔融铜注入铸模10，冷却后获得所述铜铸锭。其中，熔融铜的熔炼原料为电解铜，因此熔融铜中所溶解气体的含量相对较高。一般来说，电解铜所获得的熔融铜中，溶解气体的浓度可以高达几十ppm到数百ppm。熔炼获得所述熔融铜以及熔融铜注入铸模10的工艺过程均在真空的工艺环境中，熔融铜内由于低压环境而析出；但是由于低压环境而析出的气体量有限，无法满足溅射靶材用铜铸锭的工艺要求(溅射靶材用铜铸锭中溶解气体的浓度要求在数个ppm甚至小于1ppm)，所形成铜铸锭中残余有较多的溶解气体。残余气体会在所形成的铜铸锭中形成气孔11，从而成为所述铜铸锭中的缺陷。

此外，由于铜具有较好的导热性能，熔融铜在冷却时，表面的熔融铜具有较好的散热环境，冷却速度较快；铸锭内部的熔融铜散热环境较差，冷却速度较慢。所以熔融铜在冷却形成铜铸锭时，表面的熔融铜率先凝固，容易形成表面膜层；内部的熔融铜之后凝固，内部熔融铜在凝固时会由于热胀冷缩而体积变小，从而会使所述表面膜层发生局部凹陷的现象，从而形成收缩孔。当分次注入熔融铜以获得铜铸锭时，前一次注入熔融铜所获得铜铸锭表面的收缩孔，会由后一次注入的熔融铜补充，而得到填充；但是最后一次注入熔融铜后，由于不会再向所述铸模10中注入熔融铜，所以所形成的收缩孔(图中未标示)无法得到熔融铜补充，无法得到填充，所以在最终获得的铜铸锭表面会形成凹陷的收缩孔12，从而成为缺陷。

过多的残余气体，会使所获得铜铸锭中气孔11过多，从而造成所述铜铸锭中缺陷过多；熔融铜冷却速度的差异，会使所获得铜铸锭表面的收缩孔12过多、过深，从而造成所获得铜铸锭表面缺陷过多。铜铸锭过多的缺陷会使所述铜铸锭报废，而影响铸锭材料的利用率，也可能造成所形成溅射靶材缺陷过多，从而影响所形成溅射靶材的质量。

为解决所述技术问题，本发明提供一种熔炼设备，所述振动装置能够使铸模中的熔融金属振动，从而达到搅拌所述熔融金属、在所述熔融金属中形成对流的目的，所述熔炼金属的搅拌和对流的形成，能够有效减少气孔和收缩孔的形成，能够有效减少所形成铸锭的缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提高铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2，示出了本发明熔炼设备一实施例的结构示意图。

所述熔炼设备包括：铸模110，位于所述熔炼设备的腔室内，用于承放熔融金属111；振动装置(图中未标示)，与所述铸模110相连，用于使所述铸模110中的熔融金属111振动。

所述铸模110用于为所述铸锭的形成提供工艺空间。

需要说明的是，本实施例中，以获得超高纯度铜铸锭的熔炼设备为例进行说明。所以所述熔融金属111为超高纯度的熔融铜。所述熔融金属的纯度在99.99％以上，即所述熔融金属中铜的质量百分比在99.99％以上。本发明其他实施例中，所述熔融金属中的金属的质量百分比甚至可以达到99.999％以上，从而能够有效提高所形成溅射靶材的材料纯度，减少靶材内杂质和缺陷，有利于提高所形成溅射靶材的质量。

本发明其他实施例中，所述熔融金属还可以是铜、钴、镍、铂、金和银中的一种或多种，即所述熔融金属还可以是铜、钴、镍、铂、金、银及其合金。

所述铸模110位于所述熔炼设备的腔室内。

如图2所示，本实施例中，所述熔炼设备还包括真空腔130，即所述熔炼设备的腔室为真空腔。所述真空腔130包括熔炼部131，所述铸模110位于所述真空腔130的熔炼部131内。将所述铸模110设置于真空腔130中的做法，能够有效减小气体在熔融金属111中的溶解度，有利于驱使气体析出，有利于减少残余气体。

需要说明的是，本实施例中，所述熔融金属111是通过真空感应熔炼的方式获得的，即所述熔炼设备为真空感应熔炼炉。所以如图2所示，所述熔炼设备还包括：石墨坩埚112，用于加热原料并进行熔炼以获得熔融金属。具体的，所述石墨坩埚112外围环绕有感应线圈(图中未标示)，感应线圈通电后会产生涡电流，从而使石墨坩埚112内的原料熔化，以获得熔融金属；所述石墨坩埚112所获得的熔融金属111注入所述铸模110中，冷却后获得铸锭。

所述熔炼部131的真空腔130为所述真空感应熔炉的真空腔，也就是说，所述石墨坩埚112和所述铸模110一样，也位于所述熔炼部131的真空腔130内。如图2所示，所述石墨坩埚112设置于所述铸模110上方，所述熔融金属111在所述石墨坩埚112内熔炼完成之后，能够直接被注入所述铸模110中；熔炼过程和注入过程均位于真空腔130内，从而避免所述熔融金属111与空气接触的机会，防止所述熔融金属111被空气氧化而影响所述熔融金属111的纯度；而且所述熔融金属111在注入所述铸模110的过程中，所述熔融金属111的表面积增大，有利于所述熔融金属111内溶解气体的析出，有利于减少残余气体，减少气孔的形成。

本实施例中，所述真空腔130的真空度在10^-2pa到10^-3pa范围内。所述真空腔130的真空度不宜过高也不宜过低：所述真空腔130的真空度如果过低，即所述真空腔130内气压过高，则不利于熔融金属110中气体溶解度的降低，可能会影响气体从所述熔融金属110中的析出，不利于残余气体的减少；所述真空腔130的真空度如果过高，即所述真空腔130内气压过低，则可能会引起工艺难度增大、工艺成本上升的问题。

本实施例中，所述铸模110为空心圆柱壳体，所述空心圆柱壳体的一端为密封的底部，另一端为开放的注入口。所述注入口为开放结构，所述熔融金属111经所述注入口注入所述铸模110内；所述底部为密封结构，用于承载所注入的所述熔融金属111。

所述铸模110内部空腔的形状也为圆柱形，所以所述熔炼设备所获得铸锭的形状为圆柱形。本发明其他实施例中，所述铸模的形状和所述铸锭内部空腔的形状也可以为其他规则或不规则的形状。所述铸模的形状和所述铸锭内部空腔的形状根据熔炼工艺环境的要求以及所形成溅射靶材形状的加工要求而设定。

所述铸模110的材料为石墨。石墨的熔点高达3700℃以上，所以石墨材质的铸模110具有较好的耐高温性能，从而能够在熔炼过程中实现铸锭的承装。

需要说明的是，本实施例中，所述熔炼设备还包括：支撑支架(图中未示出)，所述支撑支架包括底板和与所述底板焊接相连的支撑部。

所述支撑支架套装于所述铸模110外，用于实现所述铸模110的夹持、安装和固定；也用于保护所述铸模110，防止所述铸模110受到机械损伤；此外，所述支撑支架还用于实现所述铸模110和所述振动装置之间的固定相连，用于传导振动，从而诱发所述熔融金属的振动。

所述底板用于实现所述铸模110在所述熔炼设备腔室内位置的固定，还用于实现与所述振动装置的固定相连。

本实施例中，所述底板的面积大于所述铸模110底部的面积，所述底板包括与所述底板相接触的中心区域以及包围所述中心区域的边缘区域。边缘区域的底板上具有贯穿厚度的多个安装孔和位于所述安装孔内的安装件。

本实施例中，所述安装孔为通孔，即所述安装孔侧壁上并没有螺纹，所述安装件为螺栓和螺母。

所述支撑部套装于所述铸模110外，用于实现与所述铸模110的固定相连，还用于保护所述铸模110，为所述铸模110提供机械支撑，防止所述铸模110受损。所述支撑部包括一个或多个固定环以及与所述固定环外周面相连的一个或多个支撑柱，用于对所述铸模110起到机械支撑的作用。

所述固定环套装于所述铸模110上用于实现所述铸模110的固定相连。本实施例中，所述铸模110为圆柱壳体，所述固定环为圆环。所述固定环的形状需要与所述铸模110截面的形状相适应，例如当所述铸模的形状为方柱形时，所述固定环为方环形。

本实施例中，所述固定环的数量为3个，沿所述注入口至所述底部均匀分布于所述铸模110的侧壁上。这种做法，能够有效提高所述铸模110的稳定性，从而提高工艺稳定性。

为了便于将所述铸模110套装于所述固定环内部，所述固定环的内径略大于所述铸模110的外径。但是本实施例中，所述铸模110内的熔融金属111会在熔炼过程中发生振动，因此为了避免所述铸模110在熔炼过程中发生碰撞，为了降低所述铸模110受到机械损伤的几率，每个所述固定环的侧壁上均具有沿径向贯穿厚度的多个稳定孔以及位于所述稳定孔内的稳定件，以实现所述铸模110在所述固定环内位置的固定，实现所述铸模110与所述固定环的固定相连。

具体的，所述稳定孔为螺孔，即所述稳定孔侧壁上具有螺纹，所述稳定件为螺栓。所述稳定件沿朝向圆心的方向贯穿所述稳定孔，与所述铸模110的侧壁相接触，通过所述多个稳定孔内稳定件之间的相互作用，实现所述铸模110的固定。

需要说明的是，本实施例中，通过所述稳定孔和所述稳定件实现所述铸模110固定的做法仅为一实例，本发明其他实施例中，也可以通过其他方式实现固定。

所述支撑柱与所述底板焊接相连，用于实现所述支撑部与所述底板的固定连接；所述支撑柱还与每个固定环的外周面固定相连，以实现对所述铸模110的机械支撑作用。

需要说明的是，为了提高所述支撑部与所述底板之间连接的强度，本实施例中，不仅所述支撑柱与所述底板焊接相连，最靠近所述底板的所述固定环也与所述底板焊接相连。

本实施例中，所述熔炼设备还包括：承放支架120，所述承放支架120位于所述腔室底部，且所述铸模110固定于承放支架120上。

所述承放支架120用于固定所述铸模110的位置，还用于实现所述振动装置和所述铸模110之间的固定相连，从而传导振动，诱发所述铸模110中熔融金属的振动。本实施例中，所述腔室为真空腔130，所述铸模110位于所述真空腔130的熔炼部131内，所述承放支架120也位于所述熔炼部131内。

所述铸模110固定于所述承放支架120上，所述铸模110与所述承放支架120固定相连。本实施例中，所述铸模110套装于所述支撑支架内，所以所述承放支架120通过与所述支撑支架的固定相连，实现所述铸模110的固定。

具体的，所述支撑支架的底板上设置有多个安装孔，安装孔内具有安装件；所述承放支架120上也设置有多个固定孔，所述固定孔的位置与所述安装孔的位置相互对应；所述安装件用于连接所述安装孔和所述固定孔。

本实施例中，所述固定孔和所述安装孔一样均为通孔，所述安装件为螺栓和螺母，所述螺栓贯穿所述安装孔和所述固定孔，与所述螺母螺旋相连，实现所述底板与所述承放支架120的固定相连，进而使所述铸模110通过所述支撑支架固定于所述承放支架120上。

本实施例中，通过螺栓和螺母实现所述承放支架和所述支撑支架之间固定相连的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，可以将所述安装孔和所述固定孔均设置为螺孔，则所述安装件仅为螺栓即可实现连接；由于所述支撑支架和承放支架的材料通常设置为耐高温的金属，例如不锈钢，因此本发明另一些实施例中，所述承放支架和支撑支架之间还可以通过焊接的方式实现固定相连。

所述振动装置与所述铸模相连，能够使所述铸模110中的熔融金属111产生振动，从而达到搅拌所述熔融金属111、在所述熔融金属111中形成对流的目的。

所述振动装置对所述熔融金属111的搅拌，能够有效促使所述熔融金属111内溶解气体的析出，能够有效降低熔融金属111中溶解气体的浓度，减少所获得铸锭中的残余气体，减少气孔的形成。

所述振动装置使所述熔融金属111中形成对流，从而能够有效提高所述熔融金属111表面和内部的温度均匀性，使所述熔融金属111表面和内部趋于同时凝固，避免表面膜层的形成，减少收缩孔的形成。

所以所述熔炼设备通过设置所述振动装置从而达到减少气孔和收缩孔的目的，以有效减少所获得铸锭中缺陷，有利于降低铸锭报废的几率，从而提高铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。

本实施例中，所述铸模110固定于所述承放支架120上，所述振动装置与所述承放支架120相连，通过所述承放支架120的传导，使所述铸模110发生振动，进而引起所述铸模110中熔融金属111的振动。

这种做法工艺简单，可操作性强；而且无需直接接触所述熔融金属111即可使所述熔融金属111产生振动，从而能够避免向所述熔融金属111内引入杂质，有利于保持所述熔融金属111的纯度，有利于提高所形成溅射靶材的质量。

需要说明的是，本实施例中，所述振动装置的振动频率在40hz到200hz范围内，即所述振动装置所引起承放支架120的振动频率在40hz到200hz范围内。

所述承放支架120的振动频率不宜过高也不宜过低。所述承放支架120的振动频率如果太低，则所述熔融金属111受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属111中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的对流不利于熔融金属111温度均匀性的提高，不利于使熔融金属111表面和内部趋于同时凝固；所述承放支架120的振动频率如果太高，则可能会使所述熔融金属111在所述铸模110中的振动过于剧烈，增大了所述熔融金属111晃出所述铸模110的可能，可能会引起材料浪费、工艺风险提高的问题，也可能会造成工艺设备的损坏和污染。

此外，本实施例中，所述振动装置的振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内，即所述振动装置所引起承放支架120的振动幅度在1.5mm到2.5mm范围内。

所述承放支架120的振动幅度不宜太大也不宜太小。所述承放支架120的振动幅度如果太小，则所述熔融金属111受到搅拌的作用过于平和，所述熔融金属111中所形成对流过于微弱，过于平和的搅拌不利于溶解气体的析出，不利于残余气体的减少，过于微弱的对流不利于熔融金属111温度均匀性的提高，不利于使熔融金属111表面和内部趋于同时凝固；所述承放支架120的振动幅度如果太大，则可能会使所述熔融金属111在所述铸模110中的振动过于剧烈，增大了所述熔融金属111晃出所述铸模110的可能，可能会引起材料浪费、工艺风险提高的问题，也可能会造成工艺设备的损坏和污染。

具体的，如图2所示，所述振动装置包括：电机121，与传动轴122相连，使所述传动轴122转动；振动机构123，与所述传动轴122相连，使所述传动轴122的转动转换为振动；传动杆124，与所述振动机构123和所述承放支架120固定相连。

本实施例中，所述电机121通过电磁感应原理实现电能的转换，用于将电能转化为机械能，作为所述振动装置的动力源。如图2所示，所述电机121能够使水平设置的所述传动轴122沿其轴向m转动。

具体的，所述电机121为变频电机。在所述振动装置中采用变频电机的做法，能够使所述振动装置的振动频率实现从40hz到200hz的连续可调，从而使所述熔炼设备能够根据所述铸模110中熔融金属111的量而设定振动频率，进而达到提高熔炼效率、提高铸锭质量的目的。

所述振动机构123为换能装置，能够使所述转动轴122的转动转换为振动。具体的，本实施例中，所述振动机构123为凸轮振动机构，能够使所述传动轴122的转动转换为回转运动或者往复运动，从而实现转动到振动的转换。

本实施例中，所述振动机构123为凸轮振动机构，包括凸轮123b、从动件123a和机架123c。其中凸轮123b是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为做回转运动或往复运动的主动件；从动件123a，与凸轮123b的轮廓相接触，从而传递动力和实现预定规律的运动，一般情况下从动件123a会随着凸轮123b的轮廓做往复运动或摆动；机架123c，用于提供机械支撑作用。

本实施例中，所述振动机构123中的凸轮123b与所述传动轴122相连，所述传动轴122使所述凸轮123b做回转运动或往复运动；所述从动件123a随着所述凸轮123b的轮廓做往复运动或摆动；所述传动杆124一端与所述从动件123a通过螺栓实现固定相连，另一端与所述承放支架120固定相连，所以所述承放支架120会随着所述从动件123a的运动做往复运动或摆动，从而实现振动，进而使所述铸模110中的熔融金属111发生振动。

需要说明的是，本实施例中，所述凸轮123b、所述从动件123a和所述机架123c所构成的凸轮振动机构仅为一实例。所述凸轮振动机构的具体技术方案与现有技术中相同，本发明对此不再赘述。

还需要说明的是，本实施例中，所述振动机构123为包括所述凸轮123b、所述从动件123a和所述机架123c的凸轮振动机构，这种做法简单易新，可操作性强。但是本发明其他实施例中，也可以采用其他机械装置将所述传动轴的转动转换为振动。

本实施例中，所述铸模110和所述承放支架120与所述石墨坩埚112一样均设置于所述真空腔130的熔炼部131内，所以所述熔炼部131真空腔130的底部具有通孔(图中未标示)；所述真空腔130还包括延伸部132，所述延伸部132与所述熔炼部131通过所述通孔连通；所述传动杆124贯穿所述通孔和所述延伸部132，一端与所述承放支架120固定相连，另一端与所述振动机构123相连。

本实施例中，所述振动机构123中从动件123a构成所述真空腔130延伸部132的底部，所以所述传动杆124一端与所述承放支架120焊接相连，另一端贯穿所述通孔和所述延伸部132，与所述从动件123a固定相连。

具体的，所述传动杆124与所述从动件123a相连一端的侧壁上设置有外螺纹，所述从动件123a内具有贯穿厚度的通孔，所述传动杆124与所述从动件123a相连的一端穿过所述通孔通过螺母与所述从动件123a实现固定相连。

本实施例中，所述熔炼设备还包括：波纹管140，套装于所述传动杆124上，以围成所述真空腔130的延伸部132。具体的所述波纹管140一端与所述熔炼部131真空腔130底部密封相连，另一端与所述振动机构123中的从动件123a密封相连，因此所述波纹管140的管壁和所述从动件123a围成所述真空腔130延伸部132，也就是说，所述波纹管140的管腔即为所述延伸部132。

由于所述波纹管140可以实现形变，因此所述波纹管140围成的延伸部也可以实现形变，所以所述熔炼部131和所述波纹管140围成的延伸部132所构成的真空腔130，能够在保证真空度工艺要求的前提下，实现振动的要求，而且工艺简单，可操作性强。

需要说明的是，如图2所示，本实施例中，所述熔炼设备还包括：阻挡环150，位于所述承放支架120和所述熔炼部131真空腔130的底部之间，环绕所述通孔设置。

当熔炼过程中，所述熔融金属111掉落在所述熔炼部131底部时，所述阻挡环150能够起到阻挡作用，以防止掉落的熔融金属111流入所述延伸部132内，从而防止高温的熔融金属111损伤所述传动杆124以及所述振动机构123，降低所述振动装置受损的可能，延长所述熔炼设备的使用寿命和运行成本。

本实施例中，所述振动装置与所述承放支架120相连，所述铸模110固定于承放支架120上，通过承放支架120的机械振动使所述铸模110内熔融金属111产生振动。这种做法仅为一实例，本发明其他实施例中，所述振动装置还可以为其他结构。

参考图3，示出了本发明熔炼设备另一实施例的结构示意图。

本实施例与前述实施例相同之处，本发明在此不再赘述。本实施例与前述实施例不同之处在于，本实施例中，所述振动装置为超声振动装置220。

超声振动装置220是利用超声波的高频声波使所述铸模210内的熔融金属211产生振动从而达到实现搅拌、形成对流的目的。所述超声振动装置能够直接使所述铸模210内未固化的熔融金属振动，因此将所述振动装置设置为超声振动装置的做法，也可以不直接接触所述熔融金属211的前提下，达到搅拌、形成对流的目的，也不会引入杂质。

而且所述超声振动装置220的体积较小，因此将所述振动装置设置为超声振动装置220的做法，无需对工艺设备做较大改动即可实现振动的功能，特别是无需改造所述真空腔230，能够有效降低设备制造成本，有利于保证熔炼工艺条件，有利于提高熔炼工艺的稳定性和质量。

如图3所示，所述铸模210为空心圆柱壳体，所述空心圆柱壳体的一端为密封的底部214，另一端为开放的注入口213。本实施例中，所述超声振动装置220固定于所述铸模210的侧壁上。

由于熔融金属211在离开石墨坩埚212注入所述铸模210内之后随即开始降温冷却，继而固化形成铸锭，所以使所述超声振动装置220固定于所述210侧壁的做法，能够有效减小所述超声振动那个装置220与未固化熔融金属211之间的距离，有效提高对未固化熔融金属211搅拌的效果，提高所述熔融金属211内所形成对流的强度，有利于减少残余气体，有利于提高温度均匀性，进而减少气孔和收缩孔的形成。具体的，所述超声振动装置220从所述注入口213延伸至所述底部214。

使所述超声振动装置220从所述注入口213延伸至所述底部214的做法，能够使所述熔融金属211在所述铸模210中任何位置时，均能够受到充分的搅动，形成相当强度的对流，从而提高残余气体的排除，提高熔融金属的温度均匀性，有利于气孔和收缩孔的减少。

需要说明的是，使所述超声振动装置220从所述注入口延伸至所述底部的做法仅为一实例。本发明其他实施例中，所述超声振动装置还可以套装于所述铸模上。

综上，所述熔炼设备中，所述振动装置能够使铸模中的熔融金属振动，从而达到搅拌所述熔融金属、在所述熔融金属中形成对流的作用；熔融金属的搅拌和熔融金属中对流的形成，能够有效降低熔融金属中溶解气体的浓度，能够有效提高熔融金属表面和内部的温度均匀性，从而有利于减少气孔和收缩孔的形成，有利于减少所形成铸锭的缺陷，从而提高铸锭材料的利用率；有利于减少所形成溅射靶材的缺陷，从而提高所形成溅射靶材的质量。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。