有色金屬真空冶金的技術分析

郭玉強

（山東鋁業職業學院，山東 淄博 264400）

真空冶金技術自出現后，以其冶煉金屬純度高、對環境影響小、消耗能源低等優點而受到廣泛的重視。且隨時代發展，真空冶金技術不斷進步，向規模化、自動化發展，在工業中應用也愈加廣泛，已成為新型材料制造的主要手段。作為相關技術人員，應結合具體的技術方式，科學的進行技術研究，從而不斷加強有色金屬真空冶金技術的應用效率。

1 有色金屬真空冶金技術的基本特征

針對傳統有色金屬冶金技術的調查發現，傳統技術存在難度較高、時間較長且浪費較多的情況，并且在冶金的同時還會產生相應的污染物，對自然造成破壞。技術團隊通過對現有相應技術的不斷研發和升級，在確保合理利用資源的同時降低對自然環境造成的破壞，因此產生了全新的有色金屬應用技術[1]。按照目前有色金屬的技術特征分析如下：第一，金屬在反應階段受氣體影響，按照金屬的反應規律，確保特定狀態下可以進一步降低氣體造成的影響，使金屬冶金的效果得到提高；第二，真空體系可以確保內外部形成相應的流動，在特定環境下密度水平較高，因為降低了大氣造成的影響，所以在分隔的同時可以形成獨特的真空體系，利用相應的管道或泵體抽走其中的氣體，形成真空環境，進而利用對應的冶金技術，能夠更高效的冶金，使內外部物質流動得以控制；第三，降低生產過程中造成的污染。金屬鋁冶金過程會產生一定的廢棄物和污染物，此時將金屬投入到真空環境中，可以消除或降低污染物的出現，使金屬材料在特定空間內通過置換產生有色金屬，也降低了燃料燃燒造成的環境污染比例。

2 有色金屬真空冶金技術的開發技術

2.1 真空還原技術

按照化學反應的規律，冶金技術實際上是通過氧化還原反應，利用鋁或者碳等物質與金屬氧化物發生化合反應，最終通過置換的方式得到金屬，如果反應過程中能夠確保環境處于真空狀態，能夠有效降低金屬本身的溫度，從而使冶金過程變得更加容易，比如：利用五氧化二磷碳還原操作，在正常環境下，會因環境溫度限制而生成碳化鈮，并且在發生反應過程中，溫度會上升至兩千九百卡[2]。其他金屬物質與五氧化二磷發生反應的特征基本相同。通過對比發現，在真空狀態下同樣可以利用碳或者碳化物還原堿金屬。

2.2 真空脫氣技術

在真空狀態下，可以使金屬發生反應，使液態金屬中的有害氣體脫離。脫氣以后的金屬在以后的反應過程中不會產生有害氣體，并且對金屬本身的結構不會產生影響。為了使反應過程中金屬的物理特性和化學特性不會發生改變，也為了降低雜質的出現，通過真空脫氣的方法可以明顯提高金屬本身的質量和成色，在機械性能和物理性能方面也會產生相應的變化，這是比較常用且有效的真空冶金方式之一。按照傳統有色金屬的冶煉技術，在特定環境下金屬需要燃燒才會發生反應，而燃燒以后產生的二氧化碳和硫化氣體都屬于污染物，不直接排放到大氣環境中，則不會出現環境污染問題[3]。真空脫氣技術對金屬冶煉有著一定的促進作用，避免出現有毒有害的氣體，因此真空環境下冶煉金屬是比較可行且高效的一種方法。

在真空狀態下，有色金屬本身的原子會產生相應的變化，在反應過程中金屬的物理特性和化學特性也會發生改變，脫氣以后對金屬進行熱處理時，組織結構形成變化，更利于發生相應的氧化還原反應。按照目前真空化學的處理辦法，在熱處理過程中，金屬通過退火和淬火等類型進行分類。真空化學處理過程是金屬中的離子發生相應變化的過程，而之所以采取真空退火的方法，是因為金屬本身難以融化。真空淬火是金屬配件熱處理后在不同介質中冷卻而出現的特性變化。

2.3 真空蒸餾技術

真空蒸餾是通過對特定工藝進行更改，使金屬內雜質得到明顯降低的一種方法。目前金屬提煉應用多種技術，為了提高純度，在蒸餾過程中金屬會發生化學遷移。特定的氣體物質和金屬發生反應后形成化合物，之后將化合物轉換到其他物質中，使化合物本身出現逆反應，最終獲得較高純度的金屬物質，并產生相應的氣體產物[4]。真空蒸餾分離方法同樣需要借助真空狀態，當特定金屬在蒸汽壓力作用下形成分離過程中，由于相應環境的變化使金屬本身的純度得以提高，但這種方法需要借助相應的感應爐或電阻爐，有效控制反應過程的變化系數，最終獲得相對穩定產量的有色金屬。真空蒸餾技術是常見的有色金屬真空冶金技術方式，該技術的不斷發展，為了色金屬真空冶金提供了有效的技術保證，技術人員在應用改技術過程，要明確該技術工藝，重視加強實踐應用研究能力，從而保證色金屬真空冶金質量。

2.4 真空燒結技術

真空燒結技術是在真空狀態下，將合金或金屬化合物以及相應的粉末處于特定溫度中進行反應，使金屬和氣體之間產生相互依附的變化狀態。此時需要注意，為了維持相對穩定的反應過程，要有效控制或降低真空燒結溫度，將溫度控制在100～150℃之間是比較穩定的狀態，在這個溫度區間中金屬提取過程所消耗的能量更低，同時純度也會有所提升。真空燒結設施也需要進行定期的檢查和維護，避免在金屬演練過程中因設備問題而降低金屬品質。隨著真空燒結技術的進一步應用，加強了有色金屬真空冶金質量，利于提高生產效率，作為技術人員，要提高對于真空燒結技術研究能力，從而采取不斷創新真空燒結技術應用，全面提高有色金屬冶金質量。

3 有色金屬真空冶金技術的應用策略

3.1 新型電子束熔煉

電子束熔煉是金屬冶制過程中，通過高壓電場控制方式，使金屬本身的活性增強，讓金屬在冶煉過程中內部離子變化速度更高，從而使金屬的品質得到提升，但這種冶煉方法所需能耗較高，同時金屬的產能會受到限制，并且需要在真空環境中完成，因此存在相應的技術難點問題。電子束熔煉主要涉及三種優勢：第一，通過熔煉方法去除金屬中的有毒氣體。在電子熔煉環境下，金屬所處溫度相對穩定并且處于真空狀態，其中的氫氣和氮氣能夠迅速向外擴張；第二，有效控制金屬中的雜質。金屬蒸汽壓升高能夠提高雜質的揮發速度。使金屬在冶煉過程中不會因雜質過多而降低品質，最終獲得純度更高的金屬材料；第三，去除非金屬雜質。非金屬雜質混合在金屬物質中，同樣經過氧化還原反應而形成特定的物質，在真空狀態下能夠有效被分解，從而產生氧氣，降低對自然環境的破壞。在真空狀態下溫度較高氧元素會被去除，所以電子束熔煉的整體時間較長，并且熔煉會根據一定的順序進行，產生的精煉金屬密度也會出現分層狀況，進而更利于非金屬雜質的去除[5]。

3.2 冷坩堝真空感應熔煉爐

冷坩堝真空感應熔煉是提煉合金的有效方法，它通過對水體進行合理的控制，利用水冷分瓣方法冶煉金屬，其優勢是能夠有效降低導電性，對冶煉過程造成的屏蔽影響。在水冷狀態下坩堝的溫度能夠有效控制，并避免液態金屬發生反應等問題。冷坩堝真空感應熔煉技術分析出以下幾點優勢：第一，該方法能夠避免銅質之間出現直接接觸，消除了金屬材料產生的污染問題，還有對坩堝溫度的整體控制更加合理，能夠按照反應過程調節反應速率，使最終的結果變得可控；第二，金屬在受熱狀態下會產生一定的性質變化，溫度是使金屬充分混合后發生更好反應的基礎，而金屬品質的提升與冷坩堝真空技術應用有直接關聯；第三，冷坩堝真空熔煉技術能夠及時排除金屬中的多余空氣，并在壓強得到控制的前提下，降低對環境造成的污染。通過對特定位置進行有效的溫度集中升高方法，使單位時間內產生的金屬量更高，消耗的能源較低，并避免對環境造成污染，是一種比較可行的冶金方法。因此，在有效的應用該技術過程，要結合具體實際，優化技術方案，科學的進行技術改進與創新，從而提高冷坩堝真空感應熔煉爐的應用水平，有效的推進有色金屬真空冶金技術長效發展。

3.3 真空鍍膜

真空鍍膜是重要的有色金屬真空冶金技術，該技術的不斷發展保證了冶金生產質量。在特定環境下金屬凝結在其他材料上，會形成非常均勻的保護膜，這種物質能夠避免被保護物質與空氣發生氧化還原反應，降低被保護物質本身的活性。之所以采取真空鍍膜技術，是在對現有技術不斷調整過程中，鍍膜金屬中的負氧度降低，其產量和回收率得到提高。在對特定產品進行封存和保護過程中，利用有色金屬鍍膜技術能夠明顯降低該物質在特定環境下出現的變化問題[6]。鍍膜技術的本質是利用金屬的性質降低活性，使其他物質在空氣狀態下產生氣壓平衡狀態，進而使本身的活性降低，這是目前比較常見且實用的一種保護方法，在對環境進行保護的同時可以對金屬鍍膜技術進行更有力的推廣，促使有色金屬真空冶金技術得到更長久的應用。

4 結束語

總之，有色金屬真空冶金技術水平的提高，進一步推進了有色金屬真空冶金產業發展，作為相關技術人員，應結合具體的技術方法，科學的制定更加完善的有色金屬真空冶金流程，從而提高有色金屬真空冶金效率，進一步為有色金屬真空冶金技術的發展奠定基礎，希望通過以上闡述，能全面加強實踐研究水平。