利用稀土æå‡é¦™æ¸¯å‰µæ–°åŠç§‘技工æ¥çš„ç–ç•¥å¯è¡Œæ€§ç ”究 - 香港工æ¥ç¸½æœƒ
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The furnace consists of an air-tight water-cooled steel<br />
jacket, capable of withstanding the required vacuum<br />
conditions for metal processing. The metals generally are<br />
melted in a crucible housed in a water-cooled induction<br />
coil and the furnace is typically lined with suitable<br />
refractory metals. The molten metal will then be<br />
subjected under vacuum conditions and/or inert gas<br />
environments for casting/pouring. Since the technical<br />
product requirement for REEs-based sputtering target is<br />
stringent to serve high-tech purposes, high purity and low<br />
tolerances in chemical composition variations are<br />
necessary to be enforced in the materials process. REEs<br />
usually have high affinity to gases, such as oxygen and<br />
nitrogen, and therefore they or their associated alloys<br />
require processing and refining in vacuum and/or under<br />
protective gas, of which VIM is highly suitable.<br />
Furthermore, chemical impurities can be removed by<br />
controlling the melt chemistry, such as chemical reactions,<br />
dissociation and flotation, etc. Companies supplying VIM<br />
equipment and related service engineering include<br />
Consarc Engineering (UK), Inductotherm<br />
Corporation (US), Fuji Electric Thermo Systems<br />
Co. Ltd. (Japan), etc. Figure 20 shows a typical VIM<br />
system and its associated parts.<br />
所 需 的 真 空 條 件 下 替 金 屬 加 工 , 金 屬 一 般 在 水 冷 式 感 應 線<br />
圈 內 的 坩 堝 融 化 , 爐 體 通 常 亦 是 用 合 適 的 耐 火 金 屬 製 造 ,<br />
然 後 , 熔 化 的 金 屬 在 真 空 條 件 下 和 / 或 在 惰 性 氣 體 環 境 中<br />
受 到 鑄 造 / 澆 注 。 由 於 稀 土 濺 射 靶 材 對 高 科 技 應 用 的 技 術<br />
及 產 品 要 求 嚴 謹 , 材 料 制 程 必 須 令 其 靶 材 達 至 高 純 度 及 低<br />
化 學 成 分 變 化 。 稀 土 元 素 通 常 對 氣 體 有 高 親 和 力 , 如 氧 氣<br />
和 氮 氣 , 因 此 它 們 或 相 關 合 金 需 要 在 真 空 精 煉 和 / 或 保 護<br />
氣 體 下 加 工 及 精 煉 , 而 真 空 感 應 熔 煉 對 此 非 常 適 合 。 此<br />
外 , 化 學 雜 質 可 通 過 控 制 熔 體 的 化 學 , 如 化 學 反 應 、 分 離<br />
和 浮 選 等 去 除 , 提 供 真 空 感 應 熔 煉 設 備 及 相 關 工 程 服 務 的<br />
公 司 包 括 Consarc Engineering( 英 國 )、Inductotherm<br />
Corporation( 美 國 )、 富 士 電 機 熱 系 統 有 限 公 司 ( 日 本 )<br />
等 等 。 圖 20 展 示 一 套 典 型 的 真 空 感 應 熔 煉 設 備 及 其 元 件 。<br />
(2) 連 鑄<br />
連 續 或 連 鑄 造 最 初 是 發 展 來 鑄 造 有 色 金 屬 條 的 。 圖 21 展<br />
示 連 鑄 系 統 的 例 子 。<br />
Figure 20: Typical Vacuum Induction Melting (VIM) System and Associated Parts<br />
圖 20: 典 型 的 真 空 感 應 熔 煉 設 備 及 其 元 件<br />
(Source 資 料 來 源 : http://www.consarc.com/, 30 Jan, 2012)<br />
(2) Continuous Casting<br />
Continuous or strand casting was originally developed for<br />
casting nonferrous metal strips. An example of a<br />
continuous casting system is shown in Figure 21.<br />
The molten REE is firstly cleaned in the ladle. It is then<br />
subjected to nitrogen blowing for five to ten minutes in<br />
order to equalize the temperature, followed by pouring<br />
into a refractory-lined intermediate vessel (tundish),<br />
where it typically holds up to 3 tonnes of metal, and<br />
impurities are thereby removed. The melt then travels<br />
downward through water-cooled copper moulds and<br />
solidifies into a path supported by the pinch rolls.<br />
A. Overmelt Charger 熔 體 裝 料 機<br />
B. Control Room 控 制 室<br />
C. Isolation Valve 隔 離 閥<br />
D. Isolation Valve (2) 隔 離 閥 (2)<br />
E. Melt Chamber 熔 體 室<br />
F. Hot Tundish Charger 熱 中 間 包 裝 料 機<br />
G. Induction Furnace 感 應 爐<br />
H. Induction Power Supply 感 應 電 源<br />
I. Mold Chamber 模 具 室<br />
J. Ingot Molds 錠 模<br />
首 先 是 把 熔 化 稀 土 在 鋼 包 裡 清 洗 , 然 後 , 稀 土 受 到 氮 氣 風<br />
吹 五 至 十 分 鐘 以 平 衡 溫 度 , 再 澆 入 耐 火 內 襯 的 中 間 容 器<br />
( 中 間 包 ), 容 器 一 般 最 多 可 容 納 3 噸 金 屬 , 並 在 此 除 去<br />
雜 質 。 然 後 , 熔 體 下 降 穿 過 水 冷 銅 模 具 及 被 夾 送 輥 支 持 凝<br />
固 及 鞏 固 。<br />
在 開 始 鑄 造 前 , 模 具 的 底 部 會 插 入 一 個 堅 實 的 引 錠 杆 。 首<br />
先 , 當 熔 融 金 屬 澆 入 引 錠 杆 , 金 屬 會 在 引 錠 杆 上 凍 結 , 然<br />
後 , 引 錠 杆 以 同 樣 在 金 屬 被 澆 的 速 度 被 撤 回 , 冷 卻 速 度 是<br />
根 據 金 屬 凝 固 出 外 殼 , 以 支 持 其 向 下 發 展 。 正 在 凝 固 的 金<br />
屬 被 噴 水 以 提 供 額 外 的 冷 卻 。 模 具 一 般 都 塗 有 石 墨 或 類 似<br />
的 固 體 潤 滑 劑 , 以 減 少 摩 擦 和 粘 附 在 模 具 金 屬 介 面 。 模 具<br />
也 可 受 到 適 當 的 震 動 , 以 減 少 摩 擦 和 粘 附 。<br />
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