Purification of aluminum and gold by levitation melting in ultra-high vacuum

Purification d’aluminium et d’or par fusion en lévitation sous ultra-vide

¹ Faculty of Engineering, Hiroshima Kokusai Gakuin University, Aki-ku, Hiroshima 739-0321, Japan
² Asahi Seisakusho Inc., Otake 739-0602, Japan
³ Tanaka Denshi Kogyo K.K., Mitagawa 842-0031, Japan

Abstract

The aim of this work is to improve the purity of metals. Samples of aluminum and gold have been melted in ultra-high vacuum less than 1 × 10^–5 Pa using a cold-crucible induction furnace. Levitation melting has been performed at a temperature just above the melting point of these metals. The purity of both samples was improved by one order of magnitude. The impurity elements well removed by this method have a distribution coefficient less than 1. The evaporation of the melted sample is low in spite of ultra-high vacuum. The mass decrease during levitation melting is close to the theoretical estimation using the Maxwell velocity distribution. From the present results, it is suggested that the evaporation of metals strongly depends on their purity.

Résumé

Le but de ce travail est d’améliorer la pureté des métaux. Des échantillons d’aluminium et d’or ont été fondus sous ultra-vide à moins de 1×10^–5 Pa, dans le creuset froid d’un four à induction. La fusion en lévitation a été effectuée à une température juste au-dessus du point de fusion de ces métaux. La pureté des deux échantillons a été améliorée d’un ordre de grandeur. Les impuretés bien éliminées par cette méthode ont un coefficient de distribution inférieur à 1. L’évaporation du métal fondu est faible en dépit de l’ultra-vide. La perte de masse pendant la fusion en lévitation est voisine de l’estimation faite à partir de la distribution de vitesses de Maxwell. A partir des résultats obtenus, il est suggéré que l’évaporation des métaux dépend fortement de leur pureté.