[发明专利]一种高纯镓成品浇锭成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯镓成品浇锭成型方法。

背景技术

高纯镓，熔点29.8℃，特别是纯度达到99.9999％(6N)以上，就有明显的过冷性，也就是在温度长期低于其熔点时，也很难固化凝固。而为了高纯镓的运输、保存和使用方便，一般均是保持其在固态下。另外一般都是需要高纯镓成为一个长方体的规则的锭状外形。目前为了液态镓固化成为固态，往往需要长时间的将液态镓冷冻在零下30℃的环境中，时间需要长达3天才能诱发自生固化。

由于高纯镓的这种过冷性，给快速的现代化生产造成了相当的困难。另外高纯镓具有冷胀性，就是从液体到固体的过程中，在放出大量的热同时，体积会膨胀3.2％左右。相反的，高纯镓具有热缩性，也就是在从固体变为液体的过程中，体积有变小的趋势。由于其冷胀特性，如果固化比较剧烈，容易产生皱褶和裂纹，目前采用的深度冷冻的方法，较大温差的固化，会造成高纯镓锭的外观畸形，品相变差。同时固化时的体积变大，会造成与模具间静摩擦力增大，脱模困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高纯镓成品浇锭成型方法，解决了上述问题。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种高纯镓成品浇锭成型方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将成品液态高纯镓放置在温度为35-40℃的环境内恒温2-3小时；

(2)将与上述高纯镓纯度品位相同的高纯镓固体颗粒制成粉末；

(3)将固态镓粉末吸附在成型模具内壁上；

(4)保持模具温度为5-10℃，将步骤(1)中的液态高纯镓，倾倒入模具，并称量重量；

(5)将注入液态高纯镓的模具在冰柜中恒温放至液态高纯镓全部成为固态；

(6)待所有的液态高纯镓全部成为固态后，取出模具放置在温度为23-25℃的环境内恒温0.5-1小时；

(7)待测得模具外表面温度降至20-22℃时，倒扣模具，使得固态镓自动脱出模具，得到成型的高纯镓锭。

(8)脱模后的高纯镓锭，放置在无尘、低湿、无氧的手套箱内，吹干表面冷凝水，进行包装。

液态镓的初始温度，对镓的浇锭成型有巨大影响。首先必须高于其熔点29℃一段距离，才能保证液态镓完全的呈液态状态，而液态镓的温度也不能太高，太高的温度会造成后续引入的固态镓粉末完全融化失去固化中心，造成固化困难。

恒温温度将影响固态镓粉末能否吸附，并保持固态，若温度超过25℃，固态镓粉末将融化，失去固化起始点。若低于23℃，会造成冷凝水凝结，影响镓的表面形态。恒温时间控制在0.5～1小时是保证模具内外温差一致，是一个缓冲和稳定时间，以免温度波动影响镓的纯度和固化效果。

在20-22℃左右，由于温度变化造成模具热胀冷缩和镓的热缩冷胀现象最明显，模具适当的胀大，镓从低温至高温微小收缩，此时倒扣脱模便可顺畅，自动脱出，若偏离此温度区间，就会造成固态镓与模具紧密接触，强行分离，固态镓就会崩裂或者脆断。

步骤(2)中的高纯镓固体颗粒在塑料容器内用研磨的方式制成粉末，粉末的直径0.1-0.5mm。

粉末的直径大小是为了保证颗粒的适当体积，在受到液态镓倾倒冲击时既不会脱落，也不会融化，且在固化后不影响固态镓锭表面平整度。

步骤(5)中冷冻温度为5-10℃。

冷冻温度在上述区间内是保证镓固化既有一个较强的固化推动力，又不使固化过程的太剧烈。

步骤(5)中恒温时间为8-10小时，上述时间区间，是保证液态镓全部的彻底的固化完成。

步骤(3)中模具内壁上的固态镓粉末吸附量控制为0.5-1g。

吸附量控制为0.5～1g，是为了保证有适当数量的固化的晶种，也就是固化的起始点，保证固化的速率和固化的效果。

在步骤(3)中，用粉末摩擦成型模具内部，使得固态镓粉末均匀吸附在成型模具内壁上。

所述的高纯镓的纯度为99.9999％以上。