鋁熔體的除氫方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種半導體技術領域，尤其涉及一種鋁熔體的除氫方法和系統。
【背景技術】
[0002]高純度的鋁材是廣泛的應用在電子產業中，例如鋁-鉻和鋁-鈦合金，是作為磁光媒體介質中的反射層；鋁-銅合金是作為電路中的導線材料，與鋁-硅、鋁-硅-銅合金也可以作為濺射靶材材料，而鋁-銣合金與鋁-鉭合金則是作為平面顯示器中的金屬反射層。上述鋁合金對純度、致密度均有很高的要求。
[0003]對于高純度的鋁材，針孔、氣孔往往是破壞鋁材質量的致命缺陷，其不僅破壞了鋁材內部連續性，減小有效截面積而且是鋁材的裂紋源。這些針孔、氣孔產生主要是基于氣體在液態、鋁和固態鋁中溶解度差異大，在鑄錠或鑄件凝固時，氣體在鋁中的溶解度要下降而從熔體中析出，從而在鑄件中造成針孔或者疏松，影響產品質量。其中，氫是鋁熔體中溶解的主要氣體。為此，除氫工序在鋁材制備過程中重要環節。
[0004]目前主要的除氫方法主要為真空除氫和浮游除氫法。
[0005]所謂真空除氫，是將坩堝密封起來，在熔煉爐里面的空間制造出負壓真空。由于真空中的鋁熔體的吸氣傾向趨近于零，氫在鋁熔體中的溶解度大大降低，促使易溶解在鋁熔體中的氫向真空擴散。浮游除氫法，是向鋁熔體內加入氯氣、氯化鋅等活性物質或者氬氣、氮氣等惰性氣體。這些活性物質或者惰性氣體可在鋁熔體內產生大量氣泡，而氣泡內的氫分壓為零，從而導致鋁熔體內的氫不斷向氣泡中擴散，并隨氣泡上浮溢出液面。
[0006]然而，在真空除氫，鋁熔體中的雜質，以及鋁與空氣反應而在鋁熔體表面形成的氧化膜嚴重阻礙了氫在鋁熔體中擴散。而浮游除氫法中，在鋁熔體表面形成的氧化膜以及夾雜的雜質會隨鋁熔體的翻滾而混入鋁熔體中，其不經影響后續形成的鋁成品質量，向鋁熔體中添加的活性物質排放還直接導致環境污染。
[0007]為此，如何提高鋁熔體中的除氫效果是本領域技術人員亟需解決的問題。

【發明內容】

[0008]本發明解決的問題是提供一種鋁熔體的除氫方法，可有效提高鋁熔體中的除氫效果O
[0009]為解決上述問題，本發明提供一種鋁熔體的除氫方法，包括:
[0010]提供鋁錠，將鋁錠置于真空熔煉爐內；
[0011]將所述真空熔煉爐抽真空，并保持所述真空熔煉爐的真空度不低于第一真空度的條件下，加溫熔煉所述鋁錠，至所述鋁錠化為熔融態鋁；
[0012]向所述熔融態鋁內通入惰性氣體，同時抽去所述真空熔煉爐內氣體,保持所述真空熔煉爐內真空度不低于第二真空度，直至所述真空熔煉爐內的氫含量低于第一含量；
[0013]持續抽去所述真空熔煉爐內氣體，靜置處理所述熔融態鋁，直至所述真空熔煉爐內的真空度不低于第三真空度，所述第三真空度高于第二真空度。
[0014]可選地,所述惰性氣體為氮氣或是氬氣。
[0015]可選地，所述第一真空度數值為10Pa，所述第二真空度數值為10Pa，所述第三真空度數值為0.0lPa0
[0016]可選地，向所述熔融態鋁中通入惰性氣體的工藝包括:通入的所述惰性氣體的氣壓為lKg/cm2?6Kg/cm2,流速為2L/min?20L/min,持續通氣抽氣的時間為10?120min。
[0017]可選地，所述靜置的時間大于或等于lh。
[0018]可選地，所述第一含量為0.01ml/100g。
[0019]可選地，采用氣泵系統抽去所述真空熔煉爐內氣體，且在將由所述真空熔煉爐內抽出的氣體冷卻后，進入氣泵系統的氣泵中。
[0020]本發明還提供了一種鋁熔體的除氫系統，包括真空熔煉爐，以及調整所述真空熔煉爐內真空度的抽真空機構；
[0021]所述抽真空機構包括一個或多個氣泵，所述各個氣泵與所述真空熔煉爐連接；
[0022]所述真空熔煉爐包括輸氣裝置，用于向所述真空熔煉爐內通入惰性氣體。
[0023]可選地，所述抽真空機構的一個或多個氣泵包括:機械泵、羅茨泵和渦輪分子泵；
[0024]所述各個氣泵通過管道連接所述真空熔煉爐的出口。
[0025]可選地，所述真空熔煉爐內包括坩堝，所述輸氣裝置包括一端插入所述坩堝內，另一端連接位于所述真空熔煉爐外部的輸氣瓶的黑鉛管。
[0026]可選地，所述黑鉛管插入所述坩堝內的一端上設有攪拌器。
[0027]可選地，在所述真空熔煉爐的開口處，位于所述真空熔煉爐與所述抽真空機構的各個氣泵之間設有氣體冷卻裝置，所述氣體冷卻裝置包括冷卻槽；
[0028]連接真空熔煉爐開口與各個氣泵的管道部分位于所述冷卻槽內。
[0029]可選地，在所述真空熔煉爐的與各個氣泵之間裝有氣體回旋管；
[0030]所述氣體回旋管至少包括內管和外管；
[0031 ] 所述外管兩端分別連接所述真空熔煉爐和各個氣泵；
[0032]所述內管一端固定于外管的內壁上，呈密封結構，且該端朝向所述各個氣泵方向；所述內管的另一端呈懸空結構，且朝向所述真空熔煉爐；
[0033]所述氣體回旋管位于所述冷卻槽內。
[0034]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0035]在保持真空熔煉爐內的真空度不低于第二真空度同時，向所述熔融態的鋁中通入惰性氣體，同時抽去所述真空熔煉爐內的氣體。在上述技術方案中，向熔融態鋁中通入惰性氣體后，所述熔融態鋁中產生大量氣泡，借此氣泡可高效地排出溶于熔融態鋁中的氫，不斷抽出真空熔煉爐內的氣體，其可及時將由熔融態鋁中抽出的氣體排出真空熔煉爐外，防止氫重新進入熔融態鋁中。上述技術方案中，在真空環境下進行吹氣排氫工藝，可形成均勻細小的氣泡提高析氫效果在完成吹氣排氫工藝后，在保持熔融態鋁靜置期間，持續抽去所述真空熔煉爐內的氣體，提高所述真空熔煉爐內的真空度，從而有效降低氫氣在熔融態爐中的溶解度，驅使存留于熔融態中的氫向真空擴散，從而進一步析出溶于熔融態鋁中的氫氣，提聞除氫!效果。
[0036]在除氫系統中，包括了機械泵、羅茨泵和渦輪分子泵，上述多種氣泵同時使用，可有效提高抽氣效率，降低抽氣能耗，減少油泵污染。
[0037]在鋁熔體的除氫系統中，在真空熔煉爐的開口處設置氣體冷卻裝置，并采用氣體冷卻裝置，在將所述真空熔煉爐內的氣體冷卻后，再進入氣泵系統的氣泵中，上述技術方案可有效降低鋁熔體的除氫系統中各裝置的損耗。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發明實施例提供的鋁熔體的除氫方法的流程示意圖；
[0039]圖2是本發明一個實施例提供的鋁熔體的除氫系統的結構示意圖；
[0040]圖3是圖2中，氣體回旋管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]正如【背景技術】所述，半導體行業中鋁合金材料對于純度、致密度均具有很高的要求。然而現有包括真空除氫、以及浮游除氫等鋁熔體除氫方案中，除氫效果較差，使得制得的純鋁以及合金中仍殘留較多的氫，從而影響制得的純鋁以及合金質量。
[0042]針對上述缺陷，本發明提供了一種鋁熔體的除氫方法以及鋁熔體的除氫系統。所述鋁熔體的除氫方法中，在真空熔煉爐內，將鋁錠加熱呈熔融態鋁后，向熔融態鋁中持續通入惰性氣體，使得熔融態鋁中的氫氣析出，同時持續抽去真空熔煉爐內的氣體，將由熔融態鋁中析出的氫及時排出真空熔煉爐，避免氫重新進入熔融態鋁中，而且在吹氣排氫過程中，始終保持真空熔煉爐為真空狀態，并形成均勻細小的氣泡提高析氫效果；而在將真空熔煉爐內的氫含量降至第一含量后，靜置所述熔融態鋁，并持續抽去所述真空熔煉爐內的氣體，降低所述真空熔煉爐內的氣壓，提高所述真空熔煉爐內的真空度，進而降低氫在熔融態鋁中的溶解度，驅使熔融態鋁中的氫氣向真空擴散，從而進一步提高鋁熔體內的氫的析出效果O
[0043]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0044]參考圖1所示，本