[發明專利]一種靶材制備裝置及其靶材加工方法

有效

• 申請號: 201110203248.4
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102260802A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 崔明培;王家生;任山;李立強;劉珠鳳
• 申請（專利權）人: 佛山市鉅仕泰粉末冶金有限公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;B22F3/16;B22F3/105;C23C14/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發明涉及靶材制備技術領域，特別涉及一種靶材制備裝置及其靶材加工方法，可用于粉末燒結制備大尺寸、高密度、高熔點、組元熔點差別較大的合金靶材。

背景技術

濺射法是制備薄膜比較高效的方法，但所用靶材的成分配比、微觀組織結構及均勻性、純度、密度、及靶材尺寸等對最后形成的薄膜的性能及鍍膜效率有非常重要的影響。所以，具有嚴格的成分配比、細膩的組織結構、高純度、高密度、大尺寸的靶材是現代高端的光、電器件制造業，如顯示器及太陽能薄膜電池等行業的基本要求。這也給傳統的靶材生產制備技術和設備提出了更高的要求。當前，制取靶材常用的方法是粉末燒結，包括熱壓燒結、熱等靜壓燒結、微波燒結、電流燒結、放電等離子燒結等。

公開號為CN1352375A，申請號為00131150.6的中國發明專利“電阻加熱式超高溫真空燒結爐”中公開了電阻加熱裝置利用電源兩極通過爐外大電流母線及金屬水冷電極進入燒結路，再經由碳-石墨材料制成的過渡電極連接于發熱體板架上，構成完整的回路系統，電阻加熱裝置中發熱體板架采用一側上下發熱體串聯，兩側并聯的電路結構，此結構設計可承受兩千度以上的高溫并安穩工作，但利用電阻間接加熱，勢必造成熱量在傳導過程中的大量損失。同時由于熱量是依靠熱傳導從外部傳入到樣品內部，造成樣品中存在溫度梯度，在燒結大尺寸靶材時容易導致靶材中心部分與外沿部分組織結構的不均勻。另外這一設備也無法解決熔點差別大的組元之間的燒結。

公開號為US005234487A的美國專利公開了通過熱等靜壓法制備W/Ti靶材料，其含有15％以下的富Ti固溶相，并且其材料致密度達到了95％，但其致密度很難再提高，并且所使用200～1000MPa的超大壓力，對設備要求高，同時燒結時間需要2小時，制備周期長，容易導致晶粒組織的長大。另外這一方法也無法解決熔點差別大的組元之間的燒結。

公開號為CN1302707A，申請號為01107084.6的中國發明專利“等離子體活化燒結材料新工藝”，公開了等離子體活化燒結材料新工藝；公開號為CN1676251A，申請號為200510052092.9的中國發明專利申請公開了一種納米氧化鋁等離子體燒結的方法。以上兩種方法都是采用在加壓的同時，施加脈沖電壓產生等離子體，對顆粒表面進行活化，再恒壓通直流電，把材料加熱到所需溫度的方法進行燒結，由于燒結時間短，抑制了晶粒長大和顆粒表面的活化，使燒結材料的性能得到本質上的提高。但是由于產生的等離子體隨著粉末的成分、電學性能、力學性能、粉末形狀及尺寸等的不同而不同，導致不同成分粉末的電阻發熱效率不同，最終導致組織結構和成分的不均勻，因此等離子燒結方法一般只適合單一組元粉末或具有相同合金成分粉末的燒結；而且也不適合大尺寸樣品的燒結。如果延長燒結時間，則容易導致晶粒長大；同時在燒結大尺寸靶材時，由于大的橫切面，所需電流大，對電源設備和電網功率要求高，另外這一方法也無法解決熔點差別大的組元之間的燒結。

公開號為US005896553A的美國專利申請公開了用熱壓法通過控制其溫度、壓力及時間參數來制備單一相，其靶的相對密度達到95％以上，但其燒結溫度達到1600℃～1650℃高溫，時間也需要3小時，能耗很大，同時長時間的高溫燒結也使得晶粒組織容易長大，另外這一方法也無法解決熔點差別大的組元之間的燒結。

公開號為CN1911599A，申請號為200510017879.1的中國發明專利公開了金屬結合劑超硬材料砂輪離心熱壓燒結方法及裝置，利用在加熱條件下，模具高速回轉，模具內的混合料在自身和離心介質離心力的作用下實現熱壓燒結，加熱裝置采用感應加熱或電阻加熱，該專利利用離心力實現徑向均勻熱壓燒結，提高了高厚度金屬結合劑超硬材料砂輪軸向密度的均勻性，實現了外圓軸向復雜型面金屬結合劑超硬材料砂輪的熱壓燒結，但僅利用電阻加熱，就存在加熱時間長，成本較高的問題，僅利用電流加熱，就存在垂直于徑向方向，受熱不均勻的問題。這一方法也只適用具有軸向對稱形狀的部件燒結。同時該方法沒有解決熔點差別大的組元之間的燒結問題。