本實用新型涉及高純金屬材料成型技術領域，更具體地講，涉及一種高純銦的鑄錠裝置。

背景技術：

高純銦是指5N及以上的高純金屬銦，它是最重要的戰略資源物質之一，可作低熔合金、軸承合金、半導體、電光源等的原料，主要作飛機用的涂敷鉛的銀軸承的鍍層，還在電子軟件、通信器材等方面不可或缺，更是液晶顯示器的關鍵性材料。由于我國電子工業和信息產業落后，國內生產的銦絕大部分(80％以上)出口到國外(美國、日本和歐洲)，以出口到日本為最多。國內銦消費量很小，年消費量不足10t。峨嵋半導體材料研究所、南京鍺廠、葫蘆島鋅廠和柳鋅銦科技公司等可生產5N高純銦(含銦99.999％)和6N、7N超純銦(純度99.9999％～99.99999％)。

高純銦的純度越高，使用者對銦的外型要求也越高，包括錠的尺寸大小等。單個錠的重量要求精確到克，特別是6N、7N的超純銦，使用者經常要求單個錠的重量精確到5±1g、10±1g等。

現有的高純銦鑄錠裝置中的容器、模具、閥門一般采用金屬材料，比如鈦和不銹鋼，這類鑄錠裝置如果用于5N高純銦或者6N、7N超純銦的鑄錠，當銦料與金屬坩堝、金屬管道和閥門接觸時將引入新的雜質，導致鑄出的銦錠純度達不到要求。因此，現有的這類鑄錠裝置不適用于高純銦或超高純銦的鑄錠。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種便于控制且能夠保證高純銦純度的高純銦鑄錠裝置。

本實用新型提供了一種高純銦的鑄錠裝置，所述鑄錠裝置包括安裝架、加熱爐、石英坩堝、模具單元和控制單元，其中，

安裝架包括底座和支撐架，支撐架包括豎直設置在底座上的第一支撐桿和與第一支撐桿連接的第二支撐桿；

加熱爐懸掛設置在第一支撐桿上，石英坩堝設置在加熱爐的爐筒中；石英坩堝包括石英坩堝體、石英坩堝流道、石英棒固定管和石英棒，石英棒固定管平行地設置在石英坩堝體的一側并且通過石英坩堝流道與石英坩堝體底部的出料口連通，石英棒固定管的底部設置有銦流出口，石英棒豎直地放置在石英棒固定管中并通過石英棒的底端封閉或開啟銦流出口；

控制單元包括溫度控制子單元、電磁閥子單元、稱重-旋轉子單元和中央處理子單元，溫度控制子單元包括熱電偶和溫度控制器，熱電偶設置在加熱爐的爐筒內，熱電偶和加熱爐的加熱元件均與溫度控制器電連接；電磁閥子單元包括電磁閥，電磁閥設置在第二支撐桿的末端并通過連接件與石英棒的頂端連接；稱重-旋轉子單元包括稱重-旋轉臺，稱重-旋轉臺設置在底座上；所述溫度控制子單元、電磁閥子單元和稱重-旋轉子單元均與中央控制子單元電連接；

模具單元包括模具盤和設置在模具盤上的若干個模具，模具單元可旋轉地設置在稱重-旋轉臺的頂部并位于銦流出口的下方。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述加熱爐為電阻絲加熱爐，所述加熱爐的加熱元件為電阻絲。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述石英坩堝還包括設置在石英坩堝體底部的出料口上的石英篩板，所述石英篩板上均勻布置有若干個小孔。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述石英棒的底端為錐形的密封頭且密封頭的表面設置有磨砂層。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述銦流出口的內壁上也設置有磨砂層。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述模具盤上的若干個模具均能夠在旋轉后位于銦流出口的正下方。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述連接件包括金屬桿和橡膠連接件。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述加熱爐的爐筒內設置有保溫層。

根據本實用新型高純銦的鑄錠裝置的一個實施例，所述石英棒能夠在電磁閥的控制下上下移動。

與現有技術相比，本實用新型高純銦的鑄錠裝置設計巧妙且便于實現自動化控制，能夠確保所鑄銦錠的重量波動很小，單錠重量能夠滿足要求且表面平整光亮，鑄好的錠經采樣測試，純度滿足要求且與鑄錠前保持一致，鑄錠裝置對銦的純度沒有不良影響。

附圖說明

圖1示出了本實用新型高純銦的鑄錠裝置的結構示意圖。

圖2示出了本實用新型高純銦的鑄錠裝置中石英坩堝的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-底座、2-第一支撐桿、3-第二支撐桿、4-加熱爐、5-爐筒、6-保溫層、7-石英坩堝、8-熱電偶、9-電磁閥、10-金屬桿、11-橡膠連接件、12-稱重-旋轉臺、13-模具盤、14-模具、15-石英坩堝體、16-石英坩堝流道、17-石英棒固定管、18-石英棒、19-銦流出口、20-石英篩板、21-密封頭。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

下面將對本實用新型高純銦的鑄錠裝置的結構和原理進行詳細的說明。

圖1示出了本實用新型示例性實施例高純銦的鑄錠裝置的結構示意圖。

如圖1所示，根據本實用新型的示例性實施例，所述高純銦的鑄錠裝置包括安裝架、加熱爐4、石英坩堝7、模具單元和控制單元，其中，安裝架是用于組裝該鑄錠裝置的基礎組件，加熱爐4用于對高純銦進行加熱以使其熔化后進行澆鑄，石英坩堝7用于為物料提供容器并控制液體銦的流出與關閉，模具單元是銦鑄錠成型的關鍵組件，控制單元用于實現對整體裝置的溫度控制和自動控制等功能。

根據本實用新型，安裝架包括底座1和支撐架，支撐架包括豎直設置在底座1上的第一支撐桿2和與第一支撐桿2連接的第二支撐桿3。其中，第二支撐桿3設置在第一支撐桿2的上部并且與第一支撐桿2垂直連接。安裝架可以采用符合裝置強度要求的材料制成，如工具鋼等。

加熱爐4懸掛設置在第一支撐桿2上，石英坩堝7設置在加熱爐4的爐筒5中。爐筒5由耐高溫材料制成并能夠承受較高的溫度，其通過直接接觸將加熱元件產生的熱量傳遞給石英坩堝及其中的物料。優選地，加熱爐4為電阻絲加熱爐，并且加熱爐4的加熱元件為電阻絲。為了保證加熱爐4的保溫性能，加熱爐4的爐筒5內還設置有保溫層6，例如玻璃纖維保溫棉制成的保溫層。

圖2示出了本實用新型高純銦的鑄錠裝置中石英坩堝的結構示意圖。

如圖2所示，本實用新型所使用的石英坩堝包括石英坩堝體15、石英坩堝流道16、石英棒固定管17和石英棒18，石英棒固定管17平行地設置在石英坩堝體15的一側并且通過石英坩堝流道16與石英坩堝體15底部的出料口連通，石英棒固定管17的底部設置有銦流出口19，石英棒18豎直地放置在石英棒固定管17中并通過石英棒18的底端封閉或開啟銦流出口19。石英坩堝作為鑄錠裝置的主要組件，為物料提供容器并且可控制液體銦的流出與關閉，采用石英材料可以保證對高純銦沒有污染，進而保證銦鑄錠的純度。其中，石英棒18相當于一個開關組件，用于控制液體銦的流出和關閉。當置于石英棒固定管17中石英棒18封閉銦流出口19時，可阻止液體銦的流出；當將石英棒18上提時，則可開啟銦流出口19并放出液體銦。

優選地，石英坩堝7還包括設置在石英坩堝體15底部的出料口上的石英篩板20，石英篩板20上均勻布置有若干個小孔。通過石英篩板20上的小孔，能夠阻止待鑄錠的液體高純銦中的殘渣及氧化物流入到產品錠中并將其留在石英坩堝體15中。

為了實現更好的開關效果，石英棒18的底端為錐形的密封頭且密封頭的表面設置有磨砂層。同時，在銦流出口19的內壁上也設置有磨砂層。由此，二者互相配合，有效密封銦流出口并防止液體銦的流出。

控制單元包括溫度控制子單元、電磁閥子單元、稱重-旋轉子單元和中央處理子單元(未示出)，溫度控制子單元、電磁閥子單元和稱重-旋轉子單元均與中央控制子單元電連接。

根據本實用新型，溫度控制子單元包括熱電偶8和溫度控制器(未示出)，熱電偶8設置在加熱爐4的爐筒5內以對加熱爐內的溫度進行實時監測，熱電偶8和加熱爐4的加熱元件均與溫度控制器電連接，溫度控制器能夠顯示熱電偶測得的實時溫度并且能夠根據中央處理子單元的指示對加熱爐進行調節而使爐筒內達到設定溫度。

電磁閥子單元包括電磁閥9，電磁閥9設置在第二支撐桿3的末端并通過連接件與石英棒18的頂端連接。其中，電磁閥9用于控制石英棒18的上下移動，由此石英棒18能夠在電磁閥9的控制下上下移動。根據本實用新型的一個實施例，連接件包括金屬桿10和橡膠連接件11，其中，金屬桿10可以為不銹鋼桿，其與電磁閥9連接并帶動石英棒18的上下移動；橡膠連接件11用于連接金屬桿10與石英棒18，在電磁閥9的工作過程中，其同時起緩沖作用。電磁閥9能夠根據中央處理子單元的指示開啟或關閉，繼而帶動石英棒18移動或保持靜止。

稱重-旋轉子單元包括稱重-旋轉臺12，稱重-旋轉臺12設置在底座1上。稱重-旋轉臺能夠實現對模具單元中銦重量的稱重，從而控制每一個銦鑄錠的重量，其同時可以控制模具單元的旋轉，從而使得每個模具接物料時均能準確地對準銦流出口19。稱重-旋轉臺12能夠將實時稱量的銦重量值反饋至中央處理子單元并根據中央處理子單元的指示旋轉或停止。

模具單元包括模具盤13和設置在模具盤13上的若干個模具14，模具單元可旋轉地設置在稱重-旋轉臺12的頂部并位于銦流出口19的下方。其中，模具盤13是能夠設置多個模具14的圓盤，其下部與稱重-旋轉臺12相連，可旋轉并可以帶動模具14旋轉。并且，模具盤13上的若干個模具14均能夠在旋轉后位于銦流出口19的正下方以準確地承接液體銦，多個模具14均勻的設置在模具盤13上，即相鄰兩個模具之間所對應的圓心角一致，可設置稱重-旋轉子單元每次旋轉的角度與上述圓心角保持一致，由此實現位置的精確定位，但本實用新型不限于此。

下面將結合具體實施例對本實用新型中高純銦的鑄錠裝置的工作過程進行介紹。

將6N高純銦放入石英坩堝內，設定鑄錠重量為10g/錠并將10g/錠的模具盤裝在稱重-旋轉臺上。開始加熱并設定溫度控制器的溫度為180±5℃，待熱電偶測定的爐內溫度達到180±5℃后保溫一段時間。高純銦完全熔化后的液體銦經過石英篩板并在過濾掉銦殘渣后流入到銦流出口附近，開啟電磁閥且控制石英棒上移，密封頭從銦流出口脫開，液體銦通過銦流出口流下并落入模具中開始鑄錠，稱重-旋轉臺檢測到正在鑄錠的錠重量達到10g時，關閉電磁閥且控制石英棒下移，密封頭密封銦流出口并阻止液體銦流出；接下來，模具盤按照順時針或反時針方向旋轉至下一個空模具，此時開啟電磁閥，按照同樣的步驟進行第二個鑄錠的澆鑄，以此類推，待模具盤中的所有模具都澆鑄完成后，更換模具盤；待石英坩堝中的高純銦物料全部流出后，取出模具盤，關閉電源并完成澆鑄。

本實施例所鑄銦鑄錠的重量范圍均在10±1g/錠，單錠重量均滿足要求且表面平整光亮，鑄好的銦鑄錠經采樣測試，純度滿足6N要求，與鑄錠前保持一致，鑄錠裝置對銦的純度沒有不良影響。

綜上所述，本實用新型高純銦的鑄錠裝置設計巧妙且便于實現自動化控制，能夠確保所鑄銦錠的重量波動很小，單錠重量能夠滿足要求且表面平整光亮，鑄好的錠經采樣測試，純度滿足要求且與鑄錠前保持一致，鑄錠裝置對銦的純度沒有不良影響。

本實用新型并不局限于前述的具體實施方式。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。