一種靶材組件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于靶材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靶材組件的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)應(yīng)用的多種濺射靶材是由符合濺射要求的靶與背板連接而成的組件，在現(xiàn)有濺射技術(shù)下，靶材組件工作條件惡劣，濺射時(shí)靶材一側(cè)溫度可達(dá)到300°C?400°C，并且處于KT5Pa高真空下，而背板一側(cè)則通以一定壓力的冷卻水強(qiáng)冷，因此靶材組件兩側(cè)形成巨大的溫度差和壓力差，同時(shí)，靶材一側(cè)受到高壓電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)中各種粒子的轟擊，有大量熱量產(chǎn)生。因此，靶材制造中對(duì)焊接質(zhì)量有著嚴(yán)格要求，焊接必須具有良好的導(dǎo)熱性，能夠?qū)R射產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至冷卻水；焊縫必須具有一定的強(qiáng)度，否則將導(dǎo)致靶材在受熱條件下發(fā)生變形、開(kāi)裂，影響成膜質(zhì)量甚至對(duì)對(duì)濺射機(jī)臺(tái)造成損傷。
[0003]通常，純鋁及其合金靶與銅背板的大面積焊接以釬焊和擴(kuò)散焊方式進(jìn)行。釬焊焊料一般為銦和錫，但是受銦和錫的熔點(diǎn)限制，這種連接方式僅適合于尺寸較小、濺射功率較低的鋁靶材組件。當(dāng)濺射功率增大到一定程度后，這種靶材組件將會(huì)因?yàn)楹噶系娜刍АU(kuò)散焊接可以保證靶材的高強(qiáng)度焊接，并適用于大功率濺射，但擴(kuò)散焊接的溫度高，靶材晶粒容易發(fā)生長(zhǎng)大，導(dǎo)致靶材濺射的薄膜失效；同時(shí)擴(kuò)散焊接過(guò)程熱循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，且焊接工件的尺寸受到設(shè)備的限制，大規(guī)模生產(chǎn)成本高。為了使靶材的經(jīng)濟(jì)化生產(chǎn)并保證靶材質(zhì)量，需開(kāi)發(fā)出一種新型靶材與背板的焊接方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種靶材組件的制備方法，實(shí)現(xiàn)大面積靶材與背板的快速可罪焊接，保障廣品質(zhì)量，提聞生廣效率。
[0005]一種靶材組件的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)根據(jù)濺射靶材組件的尺寸準(zhǔn)備爆炸焊接用靶材和背板，對(duì)其校平、清洗；保證其表面平面度< 2mm/m，粗糙度Ra彡3.2 μ m ;
[0007](2)在靶材或背板非結(jié)合的一側(cè)鋪放炸藥，進(jìn)行爆炸焊接，形成復(fù)合板坯；
[0008](3)對(duì)復(fù)合板坯進(jìn)行校平處理，校平后的平面度彡2mm/m ；
[0009](4)采用超聲A掃或C掃對(duì)復(fù)合板坯進(jìn)行無(wú)損探傷，檢驗(yàn)合格的復(fù)合板坯根據(jù)濺射靶尺寸規(guī)格進(jìn)行分割，制成粗坯，再加工到成品。
[0010]所述靶材為純鋁、鋁硅合金、鋁銅合金或鋁硅銅合金。
[0011]所述背板為純銅、銅鉻合金、銅鋅合金或銅鎳硅合金。
[0012]本發(fā)明的有益效果為:實(shí)現(xiàn)靶材與背板的大面積焊接，獲得高強(qiáng)度焊接性能靶材組件；爆炸焊接是一種“冷”焊過(guò)程，爆炸過(guò)程產(chǎn)生的熱量迅速散失，靶材不會(huì)發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大，避免靶材濺射薄膜性能異常；爆炸焊接制備的復(fù)合板坯可以根據(jù)靶材組件尺寸進(jìn)行分割，一次性制備出多塊靶材，生產(chǎn)高效快捷且成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明靶材與背板連接方法具體實(shí)施流程圖。
[0014]圖2為復(fù)合板坯進(jìn)行矩形靶材坯料的分割示意圖；
[0015]圖3為復(fù)合板坯進(jìn)行圓形靶材坯料的分割示意圖；
[0016]圖中標(biāo)號(hào)為:1-大面積復(fù)合板坯；2_用于機(jī)加工單個(gè)靶材的坯料。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)例一
[0019]以下是高純鋁靶與無(wú)氧銅背板的焊接實(shí)例，純鋁靶組件的成品尺寸是:鋁靶和銅背板尺寸均是600mmX 400mmX 6mm。準(zhǔn)備招祀還尺寸為700 X 450 X 9mm,銅背板尺寸為700X450X8mm。按照如下步驟進(jìn)行實(shí)施:
[0020]將純鋁靶與無(wú)氧銅背板經(jīng)過(guò)校平和精加工，表面平面度< 2mm/m，粗糙度Ra < 3.2 μ m ;鋁靶和銅鉻背板的焊接面經(jīng)過(guò)化學(xué)處理和有機(jī)清洗劑清洗，保證表面的潔凈;
[0021]炸藥放置在鋁靶或銅背板非結(jié)合面一側(cè)，進(jìn)行爆炸焊接，；
[0022]對(duì)復(fù)合坯料一次校平，表面平面度< lmm/m ;
[0023]采用線鋸將復(fù)合坯料切割成610mmX410mm的方坯，如圖2所示，再進(jìn)行機(jī)加工成成品。
[0024]對(duì)校平后復(fù)合板坯利用超聲C-Scan檢測(cè)鋁靶焊接質(zhì)量，焊接結(jié)合率可達(dá)到99% ；測(cè)試靶材組件焊接強(qiáng)度，平均值大于30MPa。結(jié)果表明采用本發(fā)明焊接方法所得鋁靶材組件焊接可靠，能夠滿足使用要求。
[0025]實(shí)例二
[0026]以下是高純鋁銅靶與銅鉻背板的焊接實(shí)例，鋁硅靶組件的成品尺寸是:鋁銅靶尺寸是Φ340mmX 1mm,銅鉻背板尺寸是Φ400ι?πιΧ5mm,兩者需要對(duì)中焊接在一起。準(zhǔn)備招銅靶坯尺寸為1000 X 1000 X 14mm，銅鉻背板尺寸為1000 X 1000 X 8mm。
[0027]高純鋁硅靶與銅鉻背板經(jīng)過(guò)校平和精加工，表面平面度< 1.5mm/m,粗糙度Ra < 3.2 μ m ;鋁硅靶和銅鉻背板的焊接面經(jīng)過(guò)化學(xué)處理和有機(jī)清洗劑清洗，保證表面的潔凈;
[0028]采用爆炸焊接連接靶面與銅鉻背板，炸藥放置在鋁靶或銅合金背板非結(jié)合面一側(cè)；
[0029]對(duì)坯料一次校平，表面平面度< lmm/m ;
[0030]將校平后的坯料進(jìn)行超聲探傷，再采用水刀將復(fù)合坯料切割成Φ420πιπι的圓坯4個(gè)，如圖3所示，再進(jìn)行機(jī)加工成4個(gè)成品。
[0031]焊接質(zhì)量檢測(cè)表明，利用C-Scan檢測(cè)焊接結(jié)合率超過(guò)99% ;靶材組件焊接強(qiáng)度大于35MPa。上述結(jié)果表明采用本發(fā)明焊接方法所得鋁靶材組件焊接可靠，能夠滿足使用要求，而且能夠一次制備出多塊坯料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種靶材組件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)濺射靶材組件的尺寸準(zhǔn)備爆炸焊接用靶材和背板，對(duì)其校平、清洗；保證其表面平面度< 2mm/m，粗糙度Ra彡3.2 μ m ; (2)在靶材或背板非結(jié)合的一側(cè)鋪放炸藥，進(jìn)行爆炸焊接，形成復(fù)合板坯； (3)對(duì)復(fù)合板還進(jìn)行校平處理,校平后的平面度<2mm/m ； (4)采用超聲A掃或C掃對(duì)復(fù)合板坯進(jìn)行無(wú)損探傷，檢驗(yàn)合格的復(fù)合板坯根據(jù)濺射靶尺寸規(guī)格進(jìn)行分割，制成粗坯，再加工到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的靶材組件的制備方法，其特征在于，所述靶材為純鋁、鋁硅合金、鋁銅合金或鋁硅銅合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的靶材組件的制備方法，其特征在于，所述背板為純銅、銅鉻合金、銅鋅合金或銅鎳娃合金。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于靶材制造技術(shù)領(lǐng)域的一種靶材組件的制備方法。此方法包括：提供靶材和背板板坯，將兩者校平，在靶坯或背板非結(jié)合的一側(cè)鋪放炸藥，爆炸焊接完畢，進(jìn)行校平處理，無(wú)損探傷合格后再根據(jù)成品靶材組件的尺寸進(jìn)行分割，加工到成品。本方法利用爆炸焊接可以實(shí)現(xiàn)大面積鋁靶材和銅背板的高強(qiáng)度焊接，制備高性能復(fù)合靶材。
【IPC分類】B23K20-24, B23K20-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104690410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310654242
【發(fā)明人】萬(wàn)小勇, 何金江, 徐學(xué)禮, 曾浩, 王越, 董亭義, 羅俊峰, 陳明
【申請(qǐng)人】有研億金新材料股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月5日