[發明專利]一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置及方法

有效

• 申請號: 201710271478.1
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107119249B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 王萬林;周樂君;朱晨陽;路程;謝森林;龍旭凱;李歡;余杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C2/00
• 分類號: C23C2/00;C23C2/14;G01N1/28;G01N1/44;G01N33/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鄒劍峰

本發明公開了一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置及方法，包括熔煉系統、膜收集系統和氣氛控制系統，熔煉系統包括熔化金屬的感應爐以及控制感應爐加熱溫度的溫度反饋單元，膜收集系統包括位于感應爐上方的基底以及控制基底升降的升降機構，氣氛控制系統包括內部填充保護氣體的保護氣罩，所述膜收集系統及熔煉系統的感應爐均設置在所述保護氣罩內。本發明可在實驗室條件下模擬金屬界面膜的有效沉積，并方便改變膜的沉積條件以及取樣對膜進行研究，設備簡單，且操作過程較少，使用方法簡單，使對金屬在鑄造過程中自然沉積膜成分及性質研究變得可行。

技術領域

本發明屬于金屬材料實驗設備，具體涉及一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置及方法。

背景技術

制造業是國民經濟的基礎產業，支持著我國經濟的穩定發展。在傳統制造行業中，以黑色金屬冶煉及其鑄造為主的生產過程占有制造業中能源消耗的很大比重，優化黑色金屬生產過程對于制造業的節能具有重大意義。鑄造是鋼鐵材料生產的必經步驟，同時也是金屬由液態變為固態的關鍵過程，在很大程度上決定了鋼鐵材料的表面質量以及力學性能。近年來，發現在不同鋼種的連鑄，特別是薄帶連鑄中，在水冷結晶器壁表面容易沉積膜，且這種膜對鋼液凝固傳熱及其質量產生影響。而在連鑄生產中對該膜進行分析存在取樣難，成本大的缺點。

目前，在實驗室的不同氣氛范圍下金屬界面膜沉積進行研究的相關專利較少，且全部是特定條件下對特定種類膜的生產裝置和方法。

如公開號為CN200710199627.4的專利，硅化鈷膜形成方法和具有硅化鈷膜半導體裝置的制造方法中，公開了硅化鈷膜的形成方法和具有硅化鈷膜的半導體裝置的制造方法。在含硅導電區上有一含鈷膜,并且一富含鈦的覆蓋層形成在含鈷膜上。對該合成結構進行退火，使得含鈷膜中的鈷和含硅導電區中的硅彼此反應,從而形成一硅化鈷膜。當在高溫下形成硅化鈷膜的時候,也形成一擴散抑制界面膜。

又如公開號為CN200980137169.9的專利，用于光伏結構中的透明導電氧化物薄膜的形成方法中，涉及包括薄涂層膜的光伏結構的生產,通常由透明導電氧化物制成，并沉積在具有光伏特性的子層頂上。

以上這兩個專利能用特定方法對于特定種類的膜進行有效生產，但不能對黑色金屬鑄造生產中的界面沉積膜進行有效沉積，而對于鋼鐵冶金連鑄生產領域而言，不同條件下沉積膜的成分及性質是影響凝固傳熱及材料質量與性能極為重要的因素。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對現有技術缺少能夠有效模擬工業生產過程中金屬界面膜沉積的裝置和方法，提供一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置及方法，用于在實驗室規模下探究不同條件對膜沉積的影響以及膜成分性能等對凝固傳熱和材料性能的影響，使得對膜的分析研究變得簡單可行，且可以通過改變條件研究膜的變化問題。

本發明采用如下技術方案實現：

一種氣氛控制金屬界面膜沉積裝置，包括：

熔煉系統，包括熔化金屬的感應爐以及控制感應爐加熱溫度的溫度反饋單元，

膜收集系統，包括位于感應爐上方的基底以及控制基底升降的升降機構，

氣氛控制系統，包括內部填充保護氣體的保護氣罩，所述膜收集系統及熔煉系統的感應爐均設置在所述保護氣罩內。

進一步的，所述溫度反饋單元包括紅外高溫儀以及與紅外高溫儀通過信號連接的溫度反饋儀表，所述紅外高溫儀的照射方向針對感應爐內部，所述溫度反饋儀表與感應爐的加熱控制電路通過信號連接。

進一步的，所述紅外高溫儀設置在保護氣罩外部，所述保護氣罩采用供紅外線穿透的石英玻璃材質。

進一步的，所述基底具有光滑表面，基底內部設有冷卻水管道。

優選的，所述升降機構采用電動控制的卷揚機構或絲桿機構。