一种极高纯铝真空提纯装置及其提纯工艺的制作方法

1.本发明涉及铝加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种极高纯铝真空提纯装置及其提纯工艺。


背景技术：

2.高纯铝具有很好的导电性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蚀性以及极低的导磁性，在电子、能源、交通、医用、计算机、航天、天文和化工等工业领域中有广泛的应用。高纯铝的提取方法有：三层电解法、偏析法、联合法、区域熔炼法、有机溶液电解法等。偏析提纯就是利用杂质元素在凝固的固态铝中的含量远低于熔体中含量的偏析现象，将二元金属组成的液体缓慢冷却至略高于其最低熔点之上，使主体金属铝以较纯的固体晶体析出，而杂质元素富集于液体中，然后将液体与固体分离，重复该过程就可得到一种较纯的金属。
3.高纯铝提纯过程多是采用偏析方法实现，偏析过程为了降低金属在偏析过程的氧化程度部分采用真空环境中进行偏析，实现对偏析提纯过程的保护，真空环境抽吸形成过程，无法保证外壳处于密封状态，因此无法准确判断是否可安全进行抽吸真空，因此需要一种极高纯铝真空提纯装置及其提纯工艺来解决上述问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种极高纯铝真空提纯装置，本发明所要解决的技术问题是：高纯铝提纯过程多是采用偏析方法实现，偏析过程为了降低金属在偏析过程的氧化程度部分采用真空环境中进行偏析，实现对偏析提纯过程的保护，真空环境抽吸形成过程，无法保证外壳处于密封状态，因此无法准确判断是否可安全进行抽吸真空的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种极高纯铝真空提纯装置及其提纯工艺，包括外框，所述外框的内壁设置有电磁搅拌组件，所述外框的内壁设置有电磁加热组件，所述外框内壁设置有隔热板，所述隔热板的上表面设置有坩埚，所述坩埚的下表面设置有延伸套。
6.所述延伸套的内壁设置有结晶器，所述结晶器的下表面设置有驱动组件，所述驱动组件的底端设置在外框内壁的下表面，所述外框的左侧面设置有真空泵组件，所述真空泵组件与外框相连通，所述外框的上表面设置有顶盖，所述顶盖的上表面开设有四个连接槽，所述连接槽内壁与限位块的外表面搭接，所述限位块的外表面通过第一销轴铰接有两个固定块。
7.所述固定块设置在外框的外表面，所述外框的外表面设置有四个第一中间管，所述第一中间管的内壁与第一活塞板的外表面滑动连接，所述第一活塞板的右侧面与第一移动杆的一端固定连接，所述外框的右侧面设置有第二中间管，所述第二中间管的内壁与第二活塞板的外表面滑动连接，所述第二活塞板的下表面与第二移动杆的顶端固定连接，所述第二移动杆的外表面设置有若干齿牙，所述齿牙与齿轮啮合，所述齿轮设置在旋转气阀
的外表面，所述旋转气阀设置在进气管的外表面，所述进气管与外框相连通。
8.作为本发明的进一步方案：所述坩埚的位置与电磁加热组件的位置相对应，所述电磁加热组件的位置与电磁搅拌组件的位置相对应，所述顶盖的下表面与四个限位柱的顶端固定连接，所述限位柱的外表面与限位槽内壁搭接，所述限位槽开设在外框的上表面。
9.作为本发明的进一步方案：所述外框的下表面与支撑脚的顶端固定连接，所述外框的正面设置有两个控制门，所述延伸套的外表面设置有密封套，所述密封套设置在隔热板的上表面。
10.作为本发明的进一步方案：所述延伸套的外表面设置有循环水箱，所述循环水箱设置在外框内壁，所述循环水箱的左侧面与第一连接管的一端相连通，所述第一连接管的另一端设置有冷却水箱组件，所述冷却水箱组件设置在外框的外表面，所述冷却水箱组件的上表面设置有第二连接管，所述第二连接管的另一端与循环水箱相连通。
11.作为本发明的进一步方案：所述限位块靠近外框的一面开设有滑槽，所述滑槽内壁设置有滑块，所述滑块通过第二销轴铰接在第一移动杆的一端，所述滑块和滑槽均设置为t形。
12.作为本发明的进一步方案：所述第一活塞板的外表面设置有第一弹性组件，所述第一弹性组件的另一端与中间块的外表面固定连接，所述中间块的外表面与第一中间管的内壁固定连接，所述第一移动杆设置为矩形。
13.作为本发明的进一步方案：所述第二移动杆的外表面设置有密封连接套，所述密封连接套设置在第二中间管的下表面，所述第二移动杆的外表面设置有第二弹性组件，所述第二弹性组件的顶端与第二活塞板的下表面固定连接，所述第二弹性组件的底端与第二中间管内壁的下表面固定连接，所述第二移动杆设置为矩形，所述进气管的另一端设置有储气瓶，所述储气瓶设置在外框的外表面。
14.一种极高纯铝真空提纯装置的提纯工艺，包括以下步骤：
15.s1、首先将原料由控制门放入坩埚内，随后关闭控制门后，将顶盖放在对应位置，随后控制真空泵组件工作，真空泵组件工作抽吸外框内部气体的同时，使外框内部气压降低，此时第一活塞板在第一中间管内远离限位块移动，此时第一活塞板通过第一移动杆控制滑块靠近外框移动，此时四个限位块均靠近连接槽移动；
16.s2、当限位块与连接槽接触的同时完成对顶盖的锁定，同时第二活塞板在第二活塞框内向上移动，第二活塞板通过第二移动杆带动齿牙移动同时通过啮合控制齿轮转动，齿轮转动至一定程度后，旋转气阀开启，此时储气瓶中氩气顺利进入外框内部，实现对外框内部气体的稀释，随后真空泵组件持续抽吸气体，在外框内部真空度达到要求时，控制真空泵组件停止工作，随后控制电磁加热组件工作对坩埚内部的原料进行加热融化；
17.s3、当原料融化后，控制电磁搅拌组件工作控制坩埚内部金属液转动，随后控制结晶器和驱动组件工作，结晶器表面不断生成高纯铝结晶，同时驱动组件将结晶后固体向下拉出，当结晶结束后，控制驱动组件、电磁加热组件、电磁搅拌组件停止工作，当外框内部回复室温后，此时控制真空泵组件回复外框内部正常大气压，同时第一弹性组件带动第一移动杆和滑块远离外框移动，此时限位块与连接槽分离，然后即可取下顶盖。
18.本发明的有益效果在于：
19.1、本发明通过设置真空泵组件、第一中间管、第一活塞板、第一移动杆、滑块、滑
槽、第一销轴、第二销轴、限位块和连接槽，真空泵组件工作的同时外框内部气压降低，此时第一活塞板在第一中间管内部移动，同时第一移动杆和滑块靠近外框移动，第一滑块带动限位块靠近连接槽移动，当限位块与连接槽接触，即完成对顶盖的限位，本装置在抽真空过程的同时，自动完成对顶盖的锁定，降低出现遗忘顶盖固定出现的安全隐患，且本装置对顶盖的锁定和解除锁定均自动进行，降低安全隐患，同时操作简洁，便于大范围推广使用；
20.2、本发明通过设置第二中间管、第二活塞板、第二移动杆、齿牙、齿轮、旋转气阀和储气瓶，储气瓶内部存放有大量氩气，氩气进入外框内部可实现对外框内部气体的稀释，在完成抽真空的同时，外框内部气体含量稀少的同时，气体中含氧量较低，降低熔体表面的氧化吸气几率，在外框内部抽真空过程中，可实现控制第二活塞板向上移动，实现控制第二移动杆和齿牙移动，齿牙带动齿轮和旋转气阀转动开启，实现在外框内部气压降低一部分后自动实现氩气补充，操作便捷方便的同时，增加高纯铝提纯的质量；
21.3、本发明通过设置结晶器、冷却水箱组件、循环水箱、第一连接管、第二连接管和延伸套，冷却水箱组件工作的同时对液体进行降温，同时将低温液体通入循环水箱内，循环水箱内低温液体与延伸套内部的高温进行交换，实现对高温结晶体的降温，保证结晶过程顺利高效进行的同时，结晶温度可控制。
附图说明
22.图1为本发明立体的结构示意图；
23.图2为本发明顶盖立体的结构示意图；
24.图3为本发明外框立体的局部剖面结构示意图；
25.图4为本发明外框右视的局部立体剖面结构示意图；
26.图5为本发明坩埚立体的剖面结构示意图；
27.图6为本发明第一中间管立体的剖面结构示意图；
28.图7为本发明第二中间管立体的剖面结构示意图；
29.图中：1、外框；2、支撑脚；3、控制门；4、电磁搅拌组件；5、电磁加热组件；6、坩埚；7、隔热板；8、延伸套；9、密封套；10、结晶器；11、驱动组件；12、循环水箱；13、第一连接管；14、冷却水箱组件；15、第二连接管；16、真空泵组件；17、顶盖；18、连接槽；19、限位块；20、第一销轴；21、固定块；22、滑槽；23、滑块；24、第二销轴；25、第一移动杆；26、第一中间管；27、第一活塞板；28、第一弹性组件；29、中间块；30、第二中间管；31、第二活塞板；32、第二移动杆；33、密封连接套；34、齿牙；35、第二弹性组件；36、限位槽；37、齿轮；38、旋转气阀；39、进气管；40、储气瓶；41、限位柱。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图1-7所示，本发明提供了一种极高纯铝真空提纯装置及其提纯工艺，包括外框1，外框1的内壁设置有电磁搅拌组件4，外框1的内壁设置有电磁加热组件5，外框1内壁设置
有隔热板7，隔热板7的上表面设置有坩埚6，坩埚6的下表面设置有延伸套8。
32.延伸套8的内壁设置有结晶器10，结晶器10的下表面设置有驱动组件11，驱动组件11的底端设置在外框1内壁的下表面，外框1的左侧面设置有真空泵组件16，通过设置真空泵组件16，真空泵组件16用于对外框1内部进行抽真空处理，真空泵组件16与外框1相连通，外框1的上表面设置有顶盖17，顶盖17的上表面开设有四个连接槽18，通过设置限位块19和连接槽18，限位块19与连接槽18接触时，对顶盖17实现按压，避免顶盖17出现上下晃动，保证顶盖17稳定放置，连接槽18内壁与限位块19的外表面搭接，限位块19的外表面通过第一销轴20铰接有两个固定块21。
33.固定块21设置在外框1的外表面，通过设置固定块21、第一销轴20、限位块19、第二销轴24、滑块23和滑槽22，在第一移动杆25水平移动的同时通过滑块23实现对限位块19的挤压或拉扯，方便控制限位块19的转动过程，外框1的外表面设置有四个第一中间管26，第一中间管26的内壁与第一活塞板27的外表面滑动连接，第一活塞板27的右侧面与第一移动杆25的一端固定连接，通过设置第一中间管26和第一活塞板27，在外框1内部气压降低的同时可控制第一中间管26内部气压降低，实现控制第一活塞板27的水平移动，外框1的右侧面设置有第二中间管30，第二中间管30的内壁与第二活塞板31的外表面滑动连接，通过设置第二中间管30和第二活塞板31，在外框1内部气压降低的同时可控制第二活塞板31移动，实现利用气压控制第二移动杆32移动，第二活塞板31的下表面与第二移动杆32的顶端固定连接，第二移动杆32的外表面设置有若干齿牙34，齿牙34与齿轮37啮合，通过设置齿牙34和齿轮37，在第二移动杆32向上移动的同时通过齿牙34控制齿轮37转动，方便自动控制旋转气阀38的转动，齿轮37设置在旋转气阀38的外表面，旋转气阀38设置在进气管39的外表面，进气管39与外框1相连通。
34.如图2和图3所示，坩埚6的位置与电磁加热组件5的位置相对应，电磁加热组件5的位置与电磁搅拌组件4的位置相对应，通过设置电磁搅拌组件4，电磁搅拌组件4工作控制坩埚6主体内熔体转动，保证在结晶的同时熔体内部杂质较为均匀，顶盖17的下表面与四个限位柱41的顶端固定连接，限位柱41的外表面与限位槽36内壁搭接，通过设置限位槽36和限位柱41，限位柱41移动至限位槽36内时，可避免顶盖17出现水平方向的滑动情况，保证顶盖17的稳定放置，限位槽36开设在外框1的上表面。
35.如图1所示，外框1的下表面与支撑脚2的顶端固定连接，外框1的正面设置有两个控制门3，延伸套8的外表面设置有密封套9，密封套9设置在隔热板7的上表面。
36.如图3和图4所示，延伸套8的外表面设置有循环水箱12，循环水箱12设置在外框1内壁，循环水箱12的左侧面与第一连接管13的一端相连通，第一连接管13的另一端设置有冷却水箱组件14，冷却水箱组件14设置在外框1的外表面，冷却水箱组件14的上表面设置有第二连接管15，第二连接管15的另一端与循环水箱12相连通。
37.如图6所示，限位块19靠近外框1的一面开设有滑槽22，滑槽22内壁设置有滑块23，滑块23通过第二销轴24铰接在第一移动杆25的一端，滑块23和滑槽22均设置为t形。
38.如图6所示，第一活塞板27的外表面设置有第一弹性组件28，通过设置第一弹性组件28，在外框1内部气压恢复正常时，第一弹性组件28带动第一活塞板27和第一移动杆25复位，实现控制限位块19与连接槽18分离，第一弹性组件28的另一端与中间块29的外表面固定连接，中间块29的外表面与第一中间管26的内壁固定连接，第一移动杆25设置为矩形。
39.如图4和图5所示，第二移动杆32的外表面设置有密封连接套33，密封连接套33设置在第二中间管30的下表面，第二移动杆32的外表面设置有第二弹性组件35，通过设置第二弹性组件35，在外框1内部气压恢复正常时，第二弹性组件35带动齿牙34向下移动，实现控制齿轮37和旋转气阀38复位，第二弹性组件35的顶端与第二活塞板31的下表面固定连接，第二弹性组件35的底端与第二中间管30内壁的下表面固定连接，第二移动杆32设置为矩形，进气管39的另一端设置有储气瓶40，储气瓶40设置在外框1的外表面。
40.一种极高纯铝真空提纯装置的提纯工艺，包括以下步骤：
41.s1、首先将原料由控制门3放入坩埚6内，随后关闭控制门3后，将顶盖17放在对应位置，随后控制真空泵组件16工作，真空泵组件16工作抽吸外框1内部气体的同时，使外框1内部气压降低，此时第一活塞板27在第一中间管26内远离限位块19移动，此时第一活塞板27通过第一移动杆25控制滑块23靠近外框1移动，此时四个限位块19均靠近连接槽18移动；
42.s2、当限位块19与连接槽18接触的同时完成对顶盖17的锁定，同时第二活塞板31在第二活塞框内向上移动，第二活塞板31通过第二移动杆32带动齿牙34移动同时通过啮合控制齿轮37转动，齿轮37转动至一定程度后，旋转气阀38开启，此时储气瓶40中氩气顺利进入外框1内部，实现对外框1内部气体的稀释，随后真空泵组件16持续抽吸气体，在外框1内部真空度达到要求时，控制真空泵组件16停止工作，随后控制电磁加热组件5工作对坩埚6内部的原料进行加热融化；
43.s3、当原料融化后，控制电磁搅拌组件4工作控制坩埚6内部金属液转动，随后控制结晶器10和驱动组件11工作，结晶器10表面不断生成高纯铝结晶，同时驱动组件11将结晶后固体向下拉出，当结晶结束后，控制驱动组件11、电磁加热组件5、电磁搅拌组件4停止工作，当外框1内部回复室温后，此时控制真空泵组件16回复外框1内部正常大气压，同时第一弹性组件28带动第一移动杆25和滑块23远离外框1移动，此时限位块19与连接槽18分离，然后即可取下顶盖17。
44.综上可得，本发明中：
45.本发明通过设置真空泵组件16、第一中间管26、第一活塞板27、第一移动杆25、滑块23、滑槽22、第一销轴20、第二销轴24、限位块19和连接槽18，真空泵组件16工作的同时外框1内部气压降低，此时第一活塞板27在第一中间管26内部移动，同时第一移动杆25和滑块23靠近外框1移动，第一滑块23带动限位块19靠近连接槽18移动，当限位块19与连接槽18接触，即完成对顶盖17的限位，本装置在抽真空过程的同时，自动完成对顶盖17的锁定，降低出现遗忘顶盖17固定出现的安全隐患，且本装置对顶盖17的锁定和解除锁定均自动进行，降低安全隐患，同时操作简洁，便于大范围推广使用。
46.本发明通过设置第二中间管30、第二活塞板31、第二移动杆32、齿牙34、齿轮37、旋转气阀38和储气瓶40，储气瓶40内部存放有大量氩气，氩气进入外框1内部可实现对外框1内部气体的稀释，在完成抽真空的同时，外框1内部气体含量稀少的同时，气体中含氧量较低，降低熔体表面的氧化吸气几率，在外框1内部抽真空过程中，可实现控制第二活塞板31向上移动，实现控制第二移动杆32和齿牙34移动，齿牙34带动齿轮37和旋转气阀38转动开启，实现在外框1内部气压降低一部分后自动实现氩气补充，操作便捷方便的同时，增加高纯铝提纯的质量。
47.本发明通过设置结晶器10、冷却水箱组件14、循环水箱12、第一连接管13、第二连
接管15和延伸套8，冷却水箱组件14工作的同时对液体进行降温，同时将低温液体通入循环水箱12内，循环水箱12内低温液体与延伸套8内部的高温进行交换，实现对高温结晶体的降温，保证结晶过程顺利高效进行的同时，结晶温度可控制。
48.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
49.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
50.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。