[實用新型]一種制備小直徑金屬單晶線材的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420517061.0
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN204075109U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李炳;范新會;王鑫;楊珂;陳建
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22D11/00
• 分類號: B22D11/00;B22D11/055
• 代理公司: 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術(shù)領(lǐng)域

?????本實用新型屬于熱性連鑄技術(shù)領(lǐng)域，主要是涉及純金屬單晶線材的制備技術(shù)，具體涉及一種制備小直徑金屬單晶線材的裝置。

背景技術(shù)

?????隨著電子工業(yè)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,對導(dǎo)體金屬的性能提出了越來越高的要求，單晶金屬線材具有無晶界、高純度，具有良好的塑性、導(dǎo)電性及高保真信號傳輸性能，可用于制造高保真通訊器材、設(shè)備以及高質(zhì)量的傳輸電纜，在電子、通訊、網(wǎng)絡(luò)、音頻、視頻等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。

利用熱型連鑄技術(shù)，可以生產(chǎn)出具有外觀優(yōu)美和內(nèi)部質(zhì)量好的鑄件，是制備金屬單晶線材的主要方法。傳統(tǒng)的熱型連鑄技術(shù)，是將一定量的金屬材料熔化于坩堝內(nèi)，采用加熱鑄型，通過冷卻器強(qiáng)制冷卻作用，使熱流沿著拉鑄方向單向傳導(dǎo)，從而形成定向凝固的條件，從而制得金屬單晶線材。傳統(tǒng)的熱型連鑄在實際生產(chǎn)中有以下缺點：1.?拉制出的金屬單晶線長度受坩堝容量限制；2.坩堝內(nèi)的金屬液需要長時間加熱、保溫，浪費能源；3.?必須嚴(yán)格控制液面高度，為此所提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

針對上述問題，專利02145540.6將區(qū)域熔煉與熱型連鑄結(jié)合，通過連續(xù)送料，連續(xù)加熱，連續(xù)牽引，實現(xiàn)制備長度不受限制、小直徑金屬線材的思想。該方法通過三個連續(xù)，解決了線材長度受限的問題，通過區(qū)域熔煉，解決了能源浪費問題，通過送料系統(tǒng)提供的擠壓力使金屬液進(jìn)入導(dǎo)流口，取代了復(fù)雜的液面高度控制結(jié)構(gòu)。在該專利中，所述的設(shè)備包括水冷銅模、石英管、加熱裝置和冷指，內(nèi)部設(shè)置有純石墨制備的固液轉(zhuǎn)化裝置。但是這種方法在制備小直徑金屬線材時，存在一個突出的技術(shù)問題：即送料速度與出料速度要求嚴(yán)格匹配。一旦送料速度大于出料速度，坩堝內(nèi)的金屬液就會被快速從導(dǎo)流口噴出，中斷生產(chǎn)，或者金屬液順著原料回流后凝固，送料卡死，中斷生產(chǎn)。一旦送料速度小于出料速度，坩堝內(nèi)的金屬液缺乏驅(qū)動力，難以流入導(dǎo)流口，中斷生產(chǎn)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種制備小直徑金屬單晶線材的裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的生產(chǎn)時由于送料速度和出料速度不匹配而導(dǎo)致中斷生產(chǎn)的技術(shù)難題。

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供的技術(shù)方案是：一種制備小直徑金屬單晶線材的裝置，包括進(jìn)料端水冷銅模、出料端水冷銅模、石英管、加熱裝置和冷指，內(nèi)部設(shè)置有固液轉(zhuǎn)化裝置，其特殊之處在于：所述固液轉(zhuǎn)化裝置由石墨塊、坩堝和冷指構(gòu)成，石墨塊的一端嵌設(shè)固定于進(jìn)料端水冷銅模內(nèi)側(cè)，另一端與坩堝的開口端聯(lián)接，石墨塊與進(jìn)料端水冷銅模的內(nèi)部水平設(shè)置有相互貫通的進(jìn)料通孔，進(jìn)料通孔與坩堝內(nèi)腔連通，所述坩堝上方開有溢出口；

在坩堝的封口端的偏心位置上延伸設(shè)置有與其內(nèi)腔連通的成型導(dǎo)管，該成型導(dǎo)管與冷指的一端相連通，冷指的另一端嵌設(shè)固定于出料端水冷銅模內(nèi)側(cè)，出料端水冷銅模內(nèi)部水平設(shè)置有出料通孔，所述出料通孔與冷指相連通，且出料通孔低于送料通孔設(shè)置。

上述進(jìn)料通孔位于坩堝軸線上方，出料通孔位于坩堝軸線下方。

上述坩堝的開口端套設(shè)于石墨塊的端部。安裝方便，緊密，不易泄露。

上述定型導(dǎo)管與冷指為錐形配合。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點是：

1、本實用新型的設(shè)備是通過液態(tài)金屬液的高度差作為動力來源，坩堝內(nèi)腔可容納20~30ml的液態(tài)金屬，為送料速度和出料速度的匹配提供緩沖，保證生產(chǎn)連續(xù)性。如送入原料的直徑為6mm，生產(chǎn)直徑為2mm的單晶線材，牽引速度為100mm/min，在送料停止的情況下，坩堝內(nèi)存儲的液態(tài)金屬仍可以維持生產(chǎn)60~90min；

2、石墨坩堝上方開有溢出口，在送料速度過大的情況下，過量的金屬液可從此處溢出，而不會因壓力強(qiáng)行送料通道噴出而中斷生產(chǎn)；

3、坩堝上的溢出口還具有觀察窗口的作用，生產(chǎn)時，便于操作人員觀察液面高度，根據(jù)液面高度調(diào)節(jié)送料、出料速度使之匹配。如原料供應(yīng)過多時，少量的液態(tài)金屬也可以通過溢出口流出坩堝，在石英管中凝固；

4、定型導(dǎo)管和冷指之間采用錐形配合放入設(shè)計，便于軸線對齊，兩者聯(lián)接處不留間隙，液態(tài)金屬在有支撐的條件下進(jìn)行凝固，避免了以往熱型連鑄時固液界面處于懸空狀態(tài)，容易塌陷中斷生產(chǎn)的問題；

5、將以往容易消耗的純石墨制備的固液轉(zhuǎn)化裝置分解成石墨塊和坩堝兩部分，石墨塊可以長期使用，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面圖；

圖3是坩堝的局剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的B-B剖視圖。

附圖標(biāo)記說明如下：