[發(fā)明專利]一種W靶材的修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810761747.7
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108817405B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張久興;高思遠(yuǎn);趙晶晶;潘亞飛;楊新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B22F3/105;C23C14/34
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發(fā)明公開了一種W靶材的修復(fù)方法，其是將待修復(fù)的W靶材放入石墨模具中，然后加入修復(fù)所需的W粉，使W粉位于W靶材的待修復(fù)表面上，預(yù)壓后，再放入放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)中進(jìn)行燒結(jié)連接，使W粉填充在W靶材待修復(fù)表面的不平整缺陷區(qū)域，即完成W靶材的修復(fù)。本發(fā)明采用SPS技術(shù)，通過選擇合適的燒結(jié)參數(shù)，可將W靶材表面的缺陷修補完整，且修補后組織細(xì)小、致密度高，有效解決了現(xiàn)有W靶材表面產(chǎn)生缺陷后無法修補再利用的問題，且工藝簡單、周期短、生產(chǎn)效率高，可大幅度降低W靶材的使用成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金領(lǐng)域，具體涉及到一種鎢靶材的修復(fù)方法。

背景技術(shù)

W靶材作為難熔金屬靶材的代表，廣泛應(yīng)用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、信息存儲、液晶顯示屏、激光存儲器、電子控制器件等；亦可應(yīng)用于玻璃鍍膜領(lǐng)域；還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。其工作原理是在被濺射的靶極(陰極)與陽極之間加一個正交磁場和電場，在高真空室中充入所需要的惰性氣體(通常為Ar氣)，在電場的作用下，Ar氣電離成正離子和電子，靶上加有一定的負(fù)高壓，從靶極發(fā)出的電子受磁場的作用與工作氣體的電離幾率增大，在陰極附近形成高密度的等離子體，Ar離子在洛侖茲力的作用下加速飛向靶面，以很高的速度轟擊靶面，使靶上被濺射出來的原子遵循動量轉(zhuǎn)換原理以較高的動能脫離靶面飛向基片淀積成膜。長時間的工作消耗下，靶材表面易出現(xiàn)凹凸不平的缺陷，影響W靶材的性能和產(chǎn)品的使用壽命。由于W的熔點較高，現(xiàn)市面上W靶材普遍采用粉末冶金方法制備，但重復(fù)使用率較低，國內(nèi)外尚無有效辦法對受損W靶進(jìn)行有效修復(fù)，導(dǎo)致在W靶材表面產(chǎn)生缺陷后無法修補再利用，造成嚴(yán)重的資源浪費，并容易造成重金屬污染。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種W靶材的修復(fù)方法，旨在通過放電等離子燒結(jié)(SPS)的方法實現(xiàn)W靶材的修復(fù)。

本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種W靶材的修復(fù)方法，其特點在于：將待修復(fù)的W靶材放入石墨模具中，然后加入修復(fù)所需的W粉，使W粉位于W靶材的待修復(fù)表面上，預(yù)壓后，再放入放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)中進(jìn)行燒結(jié)連接，使W粉填充在W靶材待修復(fù)表面的不平整缺陷區(qū)域，即完成W靶材的修復(fù)。具體包括以下步驟：

步驟1、對待修復(fù)的W靶材的待修復(fù)表面進(jìn)行清理，以去除雜質(zhì)和氧化層，用1500目砂紙打磨光滑，然后利用阿基米德排水法計算出填補W靶材待修復(fù)表面的不平整缺陷區(qū)域所需W粉的體積；

稱取相應(yīng)體積的氧含量低于500ppm、純度為99.7％、粒徑在2.8～3.2μm之間的W粉備用；

步驟2、根據(jù)待修復(fù)W靶材的尺寸，選取相應(yīng)尺寸的石墨模具，將清理后的W靶材放入，然后再放入W粉，并使W粉位于W靶材的待修復(fù)表面上；采用手動液壓機(jī)對裝好的W靶材和W粉的石墨模具進(jìn)行預(yù)壓，壓力在8～12MPa；

步驟3、在預(yù)壓后石墨模具外圍裹上與石墨模具等高的4～6mm厚的碳?xì)郑賹⑵渲糜诜烹姷入x子燒結(jié)系統(tǒng)的爐腔中，抽真空至5Pa以下，對W粉和W靶材進(jìn)行燒結(jié)連接，燒結(jié)工藝為：

軸向機(jī)械壓力：10～40MPa，

升溫速率：10～60℃/min，

燒結(jié)溫度：1800～2000℃，

保溫時間：5～10min；

隨爐冷卻后，即完成W靶材的修復(fù)，獲得致密度高、力學(xué)性能優(yōu)異的修復(fù)后W靶材。

進(jìn)一步地，所修復(fù)的W靶材直徑大于20mm、長徑比為0.05～1.0。

進(jìn)一步地，所述升溫速率在室溫至1300℃區(qū)間為30～60℃/min，1300℃以上為10～30℃/min。