本實用新型專利技術屬于金屬材料制備領域，具體涉及一種由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置。在真空室的底部設置真空室爐蓋，真空室爐蓋上設有原料石墨坩堝、高純鎂收集器石墨坩堝，原料石墨坩堝的外側設置與溫度控制器Ⅰ相連的加熱爐Ⅰ，加熱爐Ⅰ的頂部設置與溫度控制器Ⅱ相連的加熱爐Ⅱ，加熱爐Ⅱ的內部設置冷凝器，冷凝器通過溜槽連至高純鎂收集器石墨坩堝。本實用新型專利技術可以直接對工業鎂錠或者添加少量鐵粉的工業純鎂錠進行真空蒸溜，真空室的真空度控制在2－15Pa，冷凝區域溫度控制在660－750°C，原料區域溫度控制在760－850°C，從而直接生成超高純金屬鎂錠。本實用新型專利技術獲得純度大于或等于99.99wt%超高純金屬鎂，完全能夠滿足國防、電子及生物工程材料等領域的需求。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于金屬材料制備領域，具體涉及一種由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置。
技術介紹
鎂是所有結構用金屬及合金材料中密度最低的。與其他金屬結構材料相比，鎂及鎂合金具有比強度、比剛度高，減振性、電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，易回收等一系列優點，在汽車、電子、電器、交通、生物、航天、航空和國防軍事工業領域具有極其重要的應用價值和廣闊的應用前景，是繼鋼鐵和鋁合金之后發展起來的第三類金屬結構材料，并被稱之為“21世紀的綠色工程材料”。腐蝕是鎂及鎂合金在實際應用過程中遇到的主要障礙之一，低耐蝕性嚴重阻礙了·鎂及鎂合金在汽車、電子、電器、交通、生物醫學、航天、航空和國防軍事工業領域的更為廣泛的應用。例如，鎂具有很好的生物兼容性，鎂本身是人體新陳代謝所必需的。但鎂及鎂合金用作人體材料，由于在人體內腐蝕過快，產生大量的氣體，使人體皮下出現氣泡，解決這一問題的關鍵就是提高鎂及其合金的純度，因為高純鎂難于腐蝕。目前，工業上采用的高純鎂的制備方法主要有熔劑精煉法、電解精煉法、添加劑深度精煉法和感應爐精煉法。采用上述方法制備高純金屬鎂的過程中存在一個最大的問題是容易產生二次污染，為了解決這一問題，高純鎂的生產也有采用真空蒸餾的方法，依照目前的生產工藝和裝置，高純鎂在重熔澆鑄過程中還是容易出現二次污染，而且純度還很難突破 99.99wt%0
技術實現思路
本技術的目的是為滿足金屬材料領域對高純金屬鎂純度的要求，提供一種由工業純鎂制備超高純金屬鎂(大于或等于99. 99wt%)的裝置，不僅能夠解決二次污染的問題，而且能夠明顯減少高純鎂中的雜質元素含量，使高純金屬鎂中鎂的純度大于或等于99.99wt%0本技術的技術方案如下一種由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，該裝置包括真空室爐蓋、原料石墨坩堝、加熱爐I、加熱爐II、冷凝器、溫度控制器I、溫度控制器II、真空室、高純鎂收集器石墨坩堝，具體結構如下真空室的底部設置真空室爐蓋，即爐門朝下，真空室爐蓋上設有原料石墨坩堝、高純鎂收集器石墨坩堝，原料石墨坩堝的外側設置與溫度控制器I相連的加熱爐I，加熱爐I的頂部設置與溫度控制器II相連的加熱爐II，加熱爐II的內部設置冷凝器，冷凝器通過溜槽連至高純鎂收集器石墨坩堝。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，原料石墨坩堝和高純鎂收集器石墨坩堝固定在真空室爐蓋上方，高純鎂收集器石墨坩堝位于加熱裝置外側。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，真空室爐蓋下方連接液壓裝置。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，原料石墨坩堝的內部裝有工業純鎂，高純鎂收集器石墨坩堝中收集高純金屬鎂。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，真空室側面通過管路與真空系統連通。利用所述裝置的由工業純鎂制備超高 純金屬鎂的方法，該方法采用工業鎂錠為原料制成純度大于或等于99. 99wt%超高純金屬鎂，直接對工業鎂錠或者添加少量鐵粉的工業純鎂錠進行真空蒸溜，真空室的真空度控制在2 - 15Pa，冷凝區域溫度控制在660 —750° C，原料區域溫度控制在760 — 850° C，從而直接生成超高純金屬鎂錠。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的方法，冷凝區域與原料區域均采用電阻加熱，并通過不同的溫度控制器控溫，能夠精確控制金屬鎂的蒸餾和冷凝。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的方法，具體步驟如下I)將真空室爐蓋(爐門)通過液壓裝置往下移動，露出盛放工業純鎂的原料石墨坩堝和盛放超高純金屬鎂的高純鎂收集器石墨坩堝，將工業鎂錠或者添加少量鐵粉的工業純鎂錠放入原料石墨坩堝中，并將高純鎂收集器石墨坩堝清理干凈，然后通過液壓裝置將真空室爐蓋關閉；2)加熱前，先通過真空系統對真空室抽真空，并將真空度保持在2 - 15Pa ；3)通過加熱爐II對冷凝區域進行加熱，并通過溫度控制器II將冷凝區域溫度控制在660 — 750° C ;然后通過加熱爐I對盛放工業純鎂的原料石墨坩堝區域進行加熱，并通過溫度控制器I將溫度控制在760 — 850° C；4)當鎂蒸汽與冷凝器接觸時，將形成液態超高純金屬鎂，液態超高純金屬鎂沿著冷凝器內部的溜槽不斷流進石墨坩堝中，并凝固成超高純金屬鎂錠；5)將超高純金屬鎂蒸溜時間控制在5小時以內，首先停止抽真空，并放氣，然后通過液壓裝置打開爐門，從石墨坩堝中取出凝固后的超高純金屬鎂；6)重新將工業鎂錠或者添加少量鐵粉的工業純鎂錠放入石墨坩堝中，并將石墨坩堝清理干凈，然后通過液壓裝置將爐門關閉，重復實驗。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的方法，原料石墨坩堝剛好進入加熱爐I中，冷凝器所在區域為冷凝區域，通過加熱爐II進行加熱。所述的由工業純鎂制備超高純金屬鎂的方法，添加少量鐵粉的工業純鎂錠中，鐵粉的添加量占O. 001-0. 01wt%o本技術與現有技術相比，其優點主要有I、本技術由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置和方法，對冷凝區域與原料區域分別采用電阻加熱，并通過不同的溫度控制器控溫，能夠精確控制金屬鎂的蒸餾和冷凝。2、本技術由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置和方法，將冷凝區域溫度控制在660 - 750° C時，鎂蒸汽與冷凝器接觸，形成液態超高純金屬鎂，液態超高純金屬鎂沿著冷凝器內部的溜槽不斷流進石墨坩堝中，并凝固成超高純金屬鎂錠，可以避免重熔引起的二次污染。3、本技術由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置和方法，充分考慮到工業生產時操作方便，爐門朝下，并將原料石墨坩堝和高純鎂收集坩堝固定在爐門上方，爐門下方與液壓裝置連接，可以自由上下打開爐門，便于裝料和取出超高純鎂錠。4、本技術結晶器裝配簡單，便于維護。5、本技術主要工藝參數真空度2 - 15Pa，冷凝區域溫度660 — 750° C，原料區域溫度760-850° C。本技術提供的制備方法和裝置用于超高純金屬鎂的制備，可以獲得純度大于或等于99. 99wt%超高純金屬鎂，完全能夠滿足國防、電子及生物工程材料等領域的需求。附圖說明圖I是本技術高純金屬鎂制備方法所采用裝置的剖視示意圖。其中，(I)真空室爐蓋；(2)液壓裝置；(3)原料石墨坩堝；(4)加熱爐I ;(5)工業純鎂；(6)加熱爐II ; (7)冷凝器；(8)溫度控制器I ;(9)溫度控制器II ;(10)真空室；(11)真空系統；(12)高純鎂收集器石墨坩堝；(13)高純金屬鎂。具體實施方式如圖I所示，本技術由工業純鎂制備超高純金屬鎂的方法所采用的裝置，主要包括真空室爐蓋(I)、液壓裝置(2)、原料石墨坩堝(3)、加熱爐I (4)、工業純鎂(5)、加熱爐II (6)、冷凝器(7)、溫度控制器I (8)、溫度控制器II (9)、真空室(10)、真空系統(11 )、高純鎂收集器石墨坩堝(12)、高純金屬鎂(13)，具體結構如下真空室(10)的底部設置真空室爐蓋(I )，即爐門朝下，真空室爐蓋(I)下方連接液壓裝置(2 )，真空室爐蓋(I)上設有原料石墨坩堝(3 )、高純鎂收集器石墨坩堝(12 )，原料石墨坩堝(3)的外側設置與溫度控制器I (8)相連的加熱爐I (4)，原料石墨坩堝(3)的內部裝有工業純鎂(5)，加熱爐I (4)的頂部設置與溫度控制器II (9)相連的加熱爐II (6)，加熱爐II (6)的內部設置冷凝本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種由工業純鎂制備超高純金屬鎂的裝置，其特征在于，該裝置包括：真空室爐蓋（1）、原料石墨坩堝（3）、加熱爐Ⅰ（4）、加熱爐Ⅱ（6）、冷凝器（7）、溫度控制器Ⅰ（8）、溫度控制器Ⅱ（9）、真空室（10）、高純鎂收集器石墨坩堝（12），具體結構如下：真空室（10）的底部設置真空室爐蓋（1），即爐門朝下，真空室爐蓋（1）上設有原料石墨坩堝（3）、高純鎂收集器石墨坩堝（12），原料石墨坩堝（3）的外側設置與溫度控制器Ⅰ（8）相連的加熱爐Ⅰ（4），加熱爐Ⅰ（4）的頂部設置與溫度控制器Ⅱ（9）相連的加熱爐Ⅱ（6），加熱爐Ⅱ（6）的內部設置冷凝器（7），冷凝器（7）通過溜槽連至高純鎂收集器石墨坩堝（12）。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅天驕，楊院生，史寶良，馮小輝，李應舉，胡壯麒，
申請(專利權)人：中國科學院金屬研究所，
類型：實用新型
國別省市：
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