专利名称：一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于用冶金技术提纯的技术领域，特别涉及一种用于电子束熔炼提纯金属过程中的水冷装置。
背景技术：
目前，电子束是熔炼难熔金属、稀有金属去除挥发性杂质达到提纯效果的重要冶金法方法之一，其高的能量密度，高的熔炼温度和局部过热可以有效去除金属中的挥发性杂质，电子束熔炼过程中，一般使用圆弧形的水冷铜坩埚作为熔炼的容器，金属熔化后液体盛装于圆弧形水冷铜坩埚内，并在坩埚内凝固结晶成锭。但是，目前直接使用水冷铜坩埚，在熔炼时冷却水一直对其底部进行循环冷却，带走大量的热量，能量损失严重，能耗大，成本高，而且水冷铜坩埚直接与熔液接触容易造成外来杂质的污染，使得熔炼金属的纯度降低。
发明内容本实用新型克服上述不足问题，提供一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，结构简单，综合利用石墨衬底隔热和Si3N4涂层防止外来杂质污染的效果，减少热量损耗，提高电子束提纯的效率，减少了杂质的污染，提高了金属的纯度。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，包括水冷铜坩埚，水冷铜坩埚两侧分别安装有进水口和出水口，其特征是水冷铜坩埚内壁放置石墨衬底，石墨衬底外沿置于水冷铜坩埚外沿之上，石墨衬底的内壁上喷涂有Si3N4涂层。所述石墨衬底采用高纯石墨制成的衬底。所述石墨衬底外壁形状、大小与水冷铜坩埚内壁形状、大小匹配且紧配合。所述Si3N4涂层采用厚度为0. 5-3mm的均勻涂层。本实用新型设备结构简单，功能实用，在原有水冷铜坩埚的基础上设置一个高纯石墨衬底，并在高纯石墨衬底上喷涂Si3N4涂层，从而将金属熔液与水冷铜坩埚隔离开来， 由于高纯石墨衬底的导热系数远小于铜的导热系数，这将减少冷却水带走的热量，能量利用率提高，成本降低，另外石墨衬底单位时间内热量的增加使得硅熔体底部的温度升高，有利于底部杂质向表面扩散，提高杂质的去除效率，最后Si3N4涂层将金属熔液与石墨衬底隔离开，减少石墨中杂质对金属的污染，有效提高其纯度。综上，本实用新型提供一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，具有节约能源，降低成本，提高提纯效率，减少污染，提高纯度，适合大规模工业化生产的优点。
图1是本实用新型一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置结构简图。图中LSi3N4涂层，2.石墨衬底，3.水冷铜坩埚，4.出水口，5.进水口。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本实用新型，但本实用新型并不局限于具体实施例。如图1所示，一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，包括水冷铜坩埚3、 石墨衬底2和Si3N4涂层1，水冷铜坩埚3两侧分别安装有进水口 5和出水口 4，石墨衬底2 采用密度较大的高纯石墨制成，石墨衬底2外壁形状、大小与水冷铜坩埚内壁形状、大小完全相同，石墨衬底2外壁紧贴于水冷铜坩埚3内壁放置，其外沿置于水冷铜坩埚外沿之上， 石墨衬底2的内壁上喷涂有一层厚度0. 5-3mm均勻的Si3N4涂层。装置制备过程中，首先将石墨衬底2在真空加热炉中真空度为0. IPa下1400°C保温5小时，以烘干和除气，然后将石墨衬底内壁擦拭干净，通过喷枪将配置好Si3N4涂层均勻喷涂于石墨衬底内壁之上，将此石墨衬底在真空加热炉中真空度为0. OlPa下800°C保温2 小时，即在石墨衬底上得到厚度为1. 5mm的Si3N4涂层，最后将水冷铜坩埚擦拭干净，将喷涂后的石墨衬底平放于水冷铜坩埚内壁之上，并保证其固定不移动。
权利要求1.一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，包括水冷铜坩埚(3)，水冷铜坩埚 (3)两侧分别安装有进水口(5)和出水口(4)，其特征是水冷铜坩埚(3)内壁放置石墨衬底(2)，石墨衬底(2)外沿置于水冷铜坩埚外沿之上，石墨衬底(2)的内壁上喷涂有Si3N4涂层。
2.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，其特征是 所述石墨衬底(2 )采用高纯石墨制成的衬底。
3.根据权利要求1或2所述的一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，其特征是所述石墨衬底(2)外壁形状、大小与水冷铜坩埚内壁形状、大小匹配且紧配合。
4.根据权利要求1所述的一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，其特征是 所述Si3N4涂层采用厚度为0. 5-3mm的均勻涂层。
专利摘要本实用新型属于用冶金技术提纯的技术领域一种电子束熔炼用石墨和涂层衬底的水冷装置，包括水冷铜坩埚，水冷铜坩埚两侧分别安装有进水口和出水口，水冷铜坩埚内壁放置石墨衬底，石墨衬底外沿置于水冷铜坩埚外沿之上，石墨衬底的内壁上喷涂有Si3N4涂层。本实用新型设备结构简单，功能实用，在原有水冷铜坩埚的基础上设置一个高纯石墨衬底，并在高纯石墨衬底上喷涂Si3N4涂层，从而将金属熔液与水冷铜坩埚隔离开来，减少冷却水带走的热量，能量利用率提高，成本降低，提高杂质的去除效率，Si3N4涂层将金属熔液与石墨衬底隔离开，减少石墨中杂质对金属的污染，有效提高其纯度。
文档编号F27D9/00GK202267357SQ201120279678
公开日2012年6月6日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者刘应宽, 刘振远, 盛之林, 石爽, 谭毅, 邹瑞洵, 顾正 申请人:大连理工大学, 宁夏宁电光伏材料有限公司