專利名稱：高純度鉻靶材切削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靶材加工領(lǐng)域，尤其涉及高純度鉻靶材的切削加工。
背景技術(shù)：
濺射是物理氣相沉積(PVD)薄膜制備的一種。其主要原理是用帶電粒子轟擊靶 材，加速的粒子轟擊固體表面時，發(fā)生原子碰撞并發(fā)生能量和動量的轉(zhuǎn)移，使靶材原子從表 面逸出并淀積在襯底材料上。利用濺射獲得的金屬、合金或者電介質(zhì)薄膜，通常應(yīng)用于制造 薄膜集成電路、片式引線器片和半導(dǎo)體器件。 目前，用于濺射的高純度鉻靶材的制造的方法為提供高純度鉻靶材坯料和背板； 將高純度鉻靶材坯料和背板進(jìn)行焊接形成靶材；檢測焊接強(qiáng)度，對于焊接強(qiáng)度符合焊接要 求的高純度鉻靶材進(jìn)行切削加工，以去除多余的靶材坯料，使得加工后的高純度鉻靶材的 形狀和尺寸滿足濺射需要。 在上述高純度鉻靶材制造的方法中，首先要有高純度鉻靶材坯料。粉末冶金法是 形成高純度鉻靶材坯料的一種方法。如專利號為03147652. X的中國專利公開了一種用粉 末冶金法形成靶材坯料的方法。所述粉末冶金粉末冶金包括選粉，選取與期望制備的薄膜 相應(yīng)的高純粉體；預(yù)燒，將原始粉置于石英舟中，將石英板蓋好，送入爐中；研磨；將預(yù)燒粉 倒入模具內(nèi)，搖勻；在模具內(nèi)滴入丙酮，使之分布均勻；壓力機(jī)壓制；燒制固化，完成濺射靶 材的制造。 目前高純度的鉻靶材坯料主要是通過上述粉末冶金法形成的。由于受到模具形 狀、尺寸的限制，上述方法制作的高純度鉻靶材坯料的形狀、尺寸不符合濺射需要。在高純 度鉻靶材坯料與背板焊接成為高純度鉻靶材后，需要對高純度鉻靶材進(jìn)行進(jìn)一步的切削加 工，使得切削加工后的鉻靶材的形狀、尺寸滿足濺射工藝的需要。 因此，需要找到一種高純度鉻靶材切削加工方法，使得高純度鉻靶材的形狀、尺寸 滿足濺射的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種高純度鉻靶材切削加工方法，使得高純度鉻靶材的 形狀、尺寸滿足濺射的需要。 為解決上述問題，本發(fā)明采用了一種高純度鉻靶材切削加工方法，所述方法包 括 提供高純度鉻靶材； 提供冷卻潤滑介質(zhì)，所述冷卻潤滑介質(zhì)包括乳化液和水，所述乳化液和水的比例
為i : 3 i : 2 ; 在切削加工的過程中，將所述冷卻潤滑介質(zhì)均勻地噴射于被加工的鉻靶材表面和 加工刀具表面。 可選的，所述高純度鉻靶材切削加工方法還包括
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設(shè)置切削車床的加工參數(shù)。所述加工參數(shù)包括切削車床轉(zhuǎn)速為450 550轉(zhuǎn)/ min，吃刀量為0. 8 1. Omm，進(jìn)給速度為0. 1 0. 3mm/min。
可選的，所述乳化液為加德士 3180通用乳化液。可選的，所述加工刀具為德國山特維克公司型號為CCCGX120404AL10H的刀具。
可選的，采用所述方法加工后，鉻靶材表面粗糙度在RaO. 5 Ral. Omm之間。
可選的，所述加工刀具為硬質(zhì)合金刀具。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)切削加工過程中采用冷卻潤滑介質(zhì)作為 切削液，而冷卻潤滑介質(zhì)是乳化液與水的混合液體，更好地發(fā)揮了乳化液中潤滑油的潤滑 性和水的冷卻性；冷卻潤滑介質(zhì)中乳化液與水的比例為l : 3 1 : 2，與現(xiàn)有技術(shù)的比例
i : 20 i : 30相比，加大了乳化液的比例，能夠保證切削刀具與鉻靶材被加工表面之間
的潤滑，以免由于摩擦破壞靶材表面，損壞刀具，可以降低鉻靶材的報廢；冷卻潤滑介質(zhì)在 加工過程中，被均勻地噴射于被加工的鉻靶材表面和加工刀具表面，能夠及時冷卻被加工 的鉻靶材表面和加工刀具表面，防止加工過程中產(chǎn)生的鉻碎屑融化，損壞刀具、破壞被加工 表面的光潔度；切削車床的轉(zhuǎn)速設(shè)置為450 550轉(zhuǎn)/min，吃刀量設(shè)置為0. 8 1. Omm，進(jìn) 給速度設(shè)置為每轉(zhuǎn)進(jìn)給0. 1 0. 3mm，有效避免刀具由于轉(zhuǎn)速過快或過慢的磨損，以及進(jìn)給 過多時帶來的表面凸凹不平等問題，提高加工質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中高純度鉻靶材的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，高純度鉻靶材的硬度較大，現(xiàn)有技術(shù)對高純度鉻靶材的切 削加工采用的是與其他靶材如銅靶材、鈦靶材相同的方法。例如，冷卻潤滑介質(zhì)采用的乳化
液與水的比例為i : io i : 20之間，切削加工過程中的冷卻效果和潤滑效果無法保證， 容易造成高純度鉻靶材表面凸凹不平，加工刀具使用壽命降低甚至損壞。同時，目前沒有專 用于加工鉻靶材的刀具，這是加工高純度鉻靶材的困難之一。再者，切削鉻靶材的切削車床 參數(shù)設(shè)置也是比較困難的，如果切削車床參數(shù)設(shè)置不合理，就會造成高純度靶材碎裂成小 塊而報廢，降低生產(chǎn)效率。 針對上述問題，發(fā)明人提出了一種高純度鉻靶材的切削加工方法，包括提供高純 度鉻靶材；提供冷卻潤滑介質(zhì)，所述冷卻潤滑介質(zhì)包括乳化液和水，所述乳化液和水的比例
為i : 3 i : 2;在切削加工的過程中，將所述冷卻潤滑介質(zhì)均勻地噴射于被加工的鉻靶
材表面和加工刀具表面。 結(jié)合附圖，本發(fā)明的實(shí)施例提供了高純度鉻靶材切削加工方法，所述方法包括如 下步驟 步驟Sl，提供高純度鉻靶材。
步驟S2，提供冷卻潤滑介質(zhì)。 步驟S3，設(shè)置切削鉻靶材的切削車床的加工參數(shù)。
步驟S4，將高純度鉻靶材放置在切削車床上。
步驟S5，開始切削加工。 下面將結(jié)合附圖，對上述實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。結(jié)合附圖1所示，如步驟S1所 述，提供高純度鉻靶材，所述鉻靶材的純度大于99. 999%。所述高純度鉻靶材形狀，根據(jù)濺 射使用需要，可以為圓形、方形、或者其它對稱形狀或者不對稱形狀。 所述高純度鉻靶材的尺寸為比濺射需要的尺寸大了一個加工余量，通常所述加工 余量需要通過切削加工去除。所述加工余量可以是1 5mm。作為一個實(shí)施例，所述加工余 量為lmm。 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中高純度鉻靶材的俯視示意圖。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例 中高純度鉻靶材包括鉻靶材坯料201，鉻靶材背板202，位于背板202上的通孔203，用于 與濺射設(shè)備固定連接。 一般通孔具有多個，本實(shí)施例中以12個為圖示。本實(shí)施例中，鉻靶 材坯料的直徑和厚度比濺射需要的大lmm。 結(jié)合附圖1所示，如步驟S2所示，提供冷卻潤滑介質(zhì)，將所述冷卻潤滑介質(zhì)放置于 切削車床的切削液箱或切削液槽中。 所述冷卻潤滑介質(zhì)采用乳化液與水的混合液體。所述混合液體具體是乳化液與水 按照l : 3 1 : 2充分?jǐn)嚢杈鶆蚨纬傻?。所述乳化液的成分包括潤滑油、乳化劑和?磨劑。 可選的，所述冷卻潤滑介質(zhì)可以是將所述乳化液倒入水中進(jìn)行攪拌，也可以是將 水倒入所述乳化液中進(jìn)行攪拌。本發(fā)明所采用的是將所述乳化液倒入水中攪拌均勻而成 的。 本發(fā)明中，所述冷卻潤滑介質(zhì)是作為切削加工的切削液。在一個實(shí)施例中，乳化液 與水的比例為l : 3。比如，采用法國加德士公司3180通用乳化液。該乳化液為切削加工 的通用乳化液，可以溶于水。該乳化液在使用前需要與水調(diào)配成混合液體。因為乳化液采 用特殊的潤滑油、乳化劑和抗磨劑精制而成，所以在硬水中也能形成非常穩(wěn)定的混合液體。 使用該混合液可以使切削過程中的鉻的碎屑迅速沉淀通過水沖走?，F(xiàn)有技術(shù)中該乳化液與
水是按照i : 20 i : io的配比調(diào)配使用，然而本發(fā)明該乳化液與水的比例為i : 3 i : 2，優(yōu)選方案為乳化液與水的比例為i : 3 i : 2.5。 將所述乳化液加入到水中，攪拌均勻，形成乳白色的冷卻潤滑介質(zhì)。 將冷卻潤滑介質(zhì)放置于切削車床的切削液箱或者切削液槽中。當(dāng)切削車床工作
時，通過位于切削車床冷卻液箱或者冷卻液槽邊上的水泵均勻地將所述冷卻潤滑介質(zhì)噴射 至刀具以及鉻靶材被加工的表面。 結(jié)合附圖l，如步驟S3所示，設(shè)置切削車床的加工參數(shù)。切削車床轉(zhuǎn)速為450
550轉(zhuǎn)/min，吃刀量0. 8 1. Omm，進(jìn)給速度為每轉(zhuǎn)進(jìn)給0. 1 0. 3mm/min。 切削車床的轉(zhuǎn)速過快，切削時溫度會上升，大大縮短切削刀具的使用壽命；切削車
床轉(zhuǎn)速過慢，容易在鉻靶材被加工表面形成凸凹不平，造成鉻靶材加工表面粗糙。根據(jù)鉻靶
材硬度較大的特點(diǎn)，本實(shí)施例中設(shè)置車床轉(zhuǎn)速為450 550轉(zhuǎn)/min。進(jìn)一步優(yōu)選地，車床轉(zhuǎn)
速選取為500轉(zhuǎn)/min。 吃刀量指切削刀刃與工件切削表面接觸長度在主運(yùn)動方向和進(jìn)給運(yùn)動方向所 組成平面的法線方向上測量的值。根據(jù)鉻靶材的特點(diǎn)，本實(shí)施例中吃刀量設(shè)置為0.8 1. Omm。進(jìn)一步優(yōu)選地，吃刀量設(shè)置為1. Omm。
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進(jìn)給速度是指切削刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)沿著切削刀具軌跡相對于被切削工件移動時 的速度。進(jìn)給速度是決定被加工表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素，同時也會影響切削時切屑形成的范 圍和切屑的厚度。切削時切屑形成的范圍大，不利于切削表面切屑的清潔、潤滑，容易造成 被切削表面的劃傷以及凸凹不平；切削時的切屑厚度大，容易使得被切削表面光滑度變差。 對于切削刀具而言，進(jìn)給速度過高或過低都會加大切削刀具的磨損。因此，根據(jù)鉻靶材的硬 度，結(jié)合切削靶材的形狀以及切削刀具的特點(diǎn)，本實(shí)施例中進(jìn)給速度設(shè)置為0. 1 0. 3mm/ min。進(jìn)一步優(yōu)選地，進(jìn)給速度設(shè)置0. 2mm/min。 結(jié)合附圖1所示，如步驟S4和步驟S5所述，將鉻靶材安放在切削車床的加工臺 上，利用上述冷卻潤滑介質(zhì)和切削車床，開始切削加工。 本實(shí)施例中，切削加工選用的刀具為德國山特維克公司的型號為 CCCGX120404AL10H的刀具。該刀具是用于加工鋁的專用刀具，但是在本發(fā)明中用于切削鉻 靶材，可以使得鉻靶材加工滿足濺射需要。 所述刀具材料為硬質(zhì)合金，硬度大，因此所述刀具十分耐用，進(jìn)一步地，所述刀具 在切削鉻靶材過程中能更加有效的去除鉻靶材表面的多余坯料，而不會造成靶材被加工表 面凸凹不平的問題。 所述刀具為菱形，所述菱形的兩個銳角為80° ，所述菱形的兩個鈍角為弧形設(shè)計， 弧形半徑r,為8mm，所述菱形的各個邊長度相同，刀具切削刃的長度為12. 7mm，刀具的厚度 為4. 76mm。采用這種刀具，能夠均勻地去除鉻靶材表面的多余坯料，使得鉻靶材表面光滑。
切削加工的目的是去除鉻靶材表面的多余坯料。 一般情況下，多余坯料尺寸為 1 3mm。本實(shí)施例中，多余坯料尺寸為lmm。切削后的鉻靶材尺寸和形狀符合濺射需要，并 且鉻耙材表面粗糙度需要達(dá)到濺射要求。 采用所述方法進(jìn)行切削加工后，檢測高純度鉻靶材的尺寸、形狀，滿足濺射需 要；檢測表面粗糙度，在RaO. 5 Ral. 0mm。與現(xiàn)有技術(shù)加工后表面粗糙度在RalO. 0mm 以上相比，顯著改善了表面粗糙度。采用本發(fā)明所述德國山特維克公司的型號為 CCCGX120404AL10H的刀具，有效減少了產(chǎn)品報廢，提高了生產(chǎn)效率。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何領(lǐng)域技術(shù)
人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以作出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于，包括提供高純度鉻靶材；提供冷卻潤滑介質(zhì)，所述冷卻潤滑介質(zhì)包括乳化液和水，所述乳化液和水的比例為1∶3～1∶2；在切削加工的過程中，將所述冷卻潤滑介質(zhì)均勻地噴射于被加工的鉻靶材表面和加工刀具表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于，所述切削加工方法還包括設(shè)置切削車床的加工參數(shù)。所述加工參數(shù)包括切削車床轉(zhuǎn)速為450 550轉(zhuǎn)/min， 吃刀量為0. 8 1. 0mm，進(jìn)給速度為0. 1 0. 3mm/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于所述乳化液為加德 士 3180通用乳化液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于所述加工刀具為德 國山特維克公司型號為CCCGX120404AL10H的刀具。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于采用所述方法加工 后，鉻靶材表面粗糙度在RaO. 5 Ral. 0mm之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高純度鉻靶材切削加工方法，其特征在于所述加工刀具為硬 質(zhì)合金刀具。
全文摘要
高純度鉻靶材切削加工方法，包括提供高純度鉻靶材；提供冷卻潤滑介質(zhì)，所述冷卻潤滑介質(zhì)包括乳化液和水，所述乳化液和水的比例為1∶3～1∶2；在切削加工的過程中，將所述冷卻潤滑介質(zhì)均勻地噴射于被加工的鉻靶材表面和加工刀具表面。采用所述方法，可以有效改善鉻靶材表面光潔度，減少刀具磨損以及產(chǎn)品報廢報廢，提高效率。
文檔編號B23B1/00GK101733412SQ200910251360
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者劉慶, 姚力軍, 潘杰, 王學(xué)澤, 胡軍勝 申請人:寧波江豐電子材料有限公司