靶材組件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及國際專利分類C23C用金屬材料對材料的鍍覆技術(shù)，具體涉及一種靶材組件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，靶材材料的技術(shù)發(fā)展趨勢與下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的薄膜技術(shù)發(fā)展趨勢息息相關(guān)。
[0003]目前，采用噴涂方法制造靶材需要在基管上噴涂打底層，打底層常見材料選擇為銦、銅鋁合金、鎳鋁合金、鎳鉻鋁合金等熔點500°C以上的材料，且要求該材料能與基管和靶材都能良好結(jié)合。此外，為了有利于后續(xù)的基管和靶材的結(jié)合，靶材基管還會經(jīng)過表面除油、表面粗化和表面強化等前處理步驟。表面除油常用熱堿法、有機溶劑法和表面活性劑法、超聲波清洗等，表面粗化常用電拉毛、機械加工、噴涂過渡層和噴砂處理等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)為了能讓基管和靶材材料之間有緊密的結(jié)合，有發(fā)明人設(shè)計了一種使得靶材材料和背襯管緊密結(jié)合的中空柱狀靶材，參見授權(quán)公告號為“CN101994088B”的中國專利文件，該專利通過靶材材料和背襯管的材料的不同性質(zhì)，調(diào)整內(nèi)管的外徑和外管的內(nèi)徑，使其差值等于靶材材料的降伏應(yīng)變乘以外管的內(nèi)徑再乘以一系數(shù)N，并控制N值在I至10之間，以使得外管和內(nèi)管緊密接合。另外，目前的靶材與基管的結(jié)合方式有:過盈配合、螺紋配合、使用導(dǎo)電膠粘合等。
[0005]然而，現(xiàn)有的靶材結(jié)構(gòu)及靶材與基管的結(jié)合方法仍然存在如下缺點:一是由于靶材基管需要經(jīng)過表面除油、表面粗化和表面強化等前處理步驟，使得靶材制造工序麻煩;二是靶材在使用的過程中，如在磁控濺射的情況下，靶材會產(chǎn)生局部高溫，因靶材材質(zhì)與基管材質(zhì)不同熱膨脹系數(shù)不一樣，會產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致靶材變形、移位、甚至脫靶，影響客戶鍍膜質(zhì)量甚至迫使客戶停止生產(chǎn)線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種靶材組件及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的靶材在使用過程中容易變形、移位、脫靶以及靶材制造工序麻煩的問題。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種靶材組件，包括基管和靶材本體，在所述基管上噴涂有與所述靶材本體形成過渡的靶材復(fù)合層。
[0008]作為優(yōu)選方案，為了有助于將靶材本體與基管牢固結(jié)合，噴涂時采用粒度為50-ΙΟΟμ??的粉末材料。
[0009]作為優(yōu)選方案，為了在基管上形成致密的靶材復(fù)合層，所述噴涂方法采用超音速噴涂法或等離子噴涂法。
[0010]作為優(yōu)選方案，為了方便在基管上形成靶材復(fù)合層，使得基管與靶材本體牢固結(jié)合，所述基管為不銹鋼基管。
[0011]作為優(yōu)選方案，為了方便去除基管上的氧化膜和雜質(zhì)，且便于撞擊進入基管的內(nèi)部，所述噴涂材料為與所述靶材本體的材料相同的粉末的粉末。
[0012]本發(fā)明提供一種靶材組件，包括以下步驟:
[0013]S1、去除所述基管表面雜質(zhì)；
[0014]S2、在基管上噴涂形成靶材復(fù)合層；
[0015]S3、所述靶材本體與靶材復(fù)合層噴涂結(jié)合為一體。
[0016]作為優(yōu)選方案，為了便于在基管上形成靶材復(fù)合層，在步驟S2中，采用超音速噴涂法噴涂形成靶材復(fù)合層。
[0017]作為優(yōu)選方案，為了保證噴涂效果，使得靶材有更加良好細(xì)微的粒度以及通過超音速鋅鋁粉末粒子噴涂技術(shù)生產(chǎn)的靶材密度高，使得靶材品質(zhì)大幅度提升，在步驟S2中，噴涂時采用與所述靶材本體的材料相同的粉末粉末粒子流進行噴射，基管為不銹鋼管，噴涂用粉末材料的純度>99.9%，粒度:50-70μπι，工作氣體為惰性氣體。
[0018]作為優(yōu)選方案，為了方便噴涂的同時保證形成“勒材-基材”的靶材復(fù)合層，便于消除熱應(yīng)力，所述噴涂形成靶材復(fù)合層時，采用噴槍進行噴涂，噴涂時工作氣體的流量設(shè)為20-60m3/h，工作氣壓為5-10倍大氣壓，工作氣加熱到200 °C-600 V。
[0019]作為優(yōu)選方案，噴涂時為了進一步方便撞擊進入基管的內(nèi)部，有利于去除基管氧化膜和雜質(zhì)，在步驟S2中，噴射的速度為400-600m/s，噴射行程設(shè)為2-5遍。
[0020]本發(fā)明所提供的一種靶材組件及其制備方法，其具有以下技術(shù)效果:1、通過設(shè)置與所述靶材本體形成過渡的靶材復(fù)合層，在高溫條件下，靶材本體與基管的熱膨脹系數(shù)相同，可以消除異種材料間的熱應(yīng)力問題，基管與靶材本體可牢固結(jié)合不會出現(xiàn)位移和脫靶；
2、通過設(shè)置靶材復(fù)合層，省去了靶材基管需要經(jīng)過表面除油、表面粗化和表面強化等前處理步驟，大大簡化了靶材制造工序，且后續(xù)生產(chǎn)可以直接噴涂。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的實施例的靶材組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1-靶材本體，2-靶材復(fù)合層，3-基管。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進一步說明:
[0024]如圖1所示:本發(fā)明提供一種靶材組件，包括基管3和靶材本體1，在基管3上噴涂有與靶材本體I形成過渡的靶材復(fù)合層2，通過設(shè)置與靶材本體I形成過渡的靶材復(fù)合層2，在高溫條件下，靶材本體I與基管3的熱膨脹系數(shù)相同，可以消除異種材料間的熱應(yīng)力問題，基管3與靶材本體I可牢固結(jié)合不會出現(xiàn)位移和脫靶;此外，通過設(shè)置靶材復(fù)合層2，還省去了靶材基管3需要經(jīng)過表面除油、表面粗化和表面強化等前處理步驟，大大簡化了靶材制造工序，且后續(xù)生產(chǎn)可以直接噴涂。
[0025]具體地，噴涂時可采用微米級粉末材料，可以選擇50-100μηι的粉末材料，優(yōu)選采用ΙΟΟμπι的粉末材料，在進行噴涂時，使得能更好地將靶材本體I與基管3牢固結(jié)合。此外，噴涂方法可以采用超音速噴涂法或等離子噴涂法，便于在基管3上形成致密的靶材復(fù)合層。
[0026]具體地，基管3為不銹鋼基管，方便在基管3上形成靶材復(fù)合層2，使得基管3與靶材本體I牢固結(jié)合。噴涂材料為與靶材本體I的材料相同的粉末，優(yōu)選采用鋅鋁粉末，進一步方便去除基管3上的氧化膜和雜質(zhì)，且便于撞擊進入基管3的內(nèi)部。
[0027]本發(fā)明還提供一種前述的靶材組件的制備方法，包括以下步驟:
[0028]S1、去除基管3表面雜質(zhì)；
[0029]S2、在基管3上噴涂形成靶材復(fù)合層2;
[0030]S3、靶材本體I與靶材復(fù)合層2噴涂結(jié)合為一體。
[0031]具體地，在SI步驟中，為了方便去除基管3表面的雜質(zhì)，在基管3上進行預(yù)噴涂，進行預(yù)噴涂時，采用He、Ar等惰性氣體，也可以采用潔凈的空氣對基管全程噴射2-5遍，以便于去除基管表面雜質(zhì)，另外，噴涂后的惰性氣體可在噴涂房內(nèi)形成渦流，排除噴涂房內(nèi)灰塵和空氣雜質(zhì)，經(jīng)排氣和過濾系統(tǒng)排出。
[0032]此外，為了便于在基管上形成靶材復(fù)合層2，在步驟S2中，采用超音速噴涂法噴涂形成靶材復(fù)合層2。此外，為了保證噴涂效果，使得靶材有更加良好細(xì)微的粒度以及通過超音速鋅鋁粉末粒子噴涂技術(shù)生產(chǎn)的靶材密度高，使得靶材品質(zhì)大幅度提升，噴涂時采用超音速鋅鋁粉末粒子流進行噴射，基管為不銹鋼管，噴涂用粉末材料的純度>99.9%，粒度:50-70μπι，工作氣體為惰性氣體。粉末材料的粒度優(yōu)選設(shè)置為50μπι、55μπι、60μπι、65μπι、70μπι，也可以根據(jù)實際需要設(shè)置為50-70μπι中的任意一值。進一步，為了方便噴涂的同時保證形成“鋅鋁-基材”的靶材復(fù)合層2，便于消除熱應(yīng)力，噴涂形成靶材復(fù)合層2時，采用噴槍進行噴涂，噴涂時工作氣體的流量設(shè)為20-60m3/h，噴嘴氣壓為5-10倍大氣壓，噴槍加熱200°C-600°C。此外，噴涂時為了方便撞擊進入基管3的內(nèi)部，有利于去除基管3氧化膜和雜質(zhì)，噴涂時，超音速鋅鋁粉末粒子流進行噴射的速度為400-600m/s，噴嘴的噴射行程設(shè)為2-5遍。此外，通過將靶材復(fù)合層2的粒度控制在20-100μπι，使得基管3與靶材本體I的結(jié)合牢度高。值得說明的是，靶材本體的材質(zhì)可以有很多種，如硅鋁粉末、銀粉、鈦鋁粉末、鎳銅粉末等，因此，噴涂材料的材質(zhì)也可以根據(jù)實際情況選擇與靶材本體I的材料相同的粉末。
[0033]針對靶材組件的制備方法，具體地:以在不銹鋼基管上噴涂鋅鋁靶材為例:
[0034]首先，在基管3上進行預(yù)噴涂，采用He、Ar等惰性氣體對基管3全程噴射2_5遍，去除基管3表面雜質(zhì)，接著，通過噴槍進行噴涂，具體地，采用超音速鋅鋁粉末粒子流進行噴射，噴嘴行程2-5遍，金屬鋅鋁粉末粒子流直接除去基管3的氧化膜和雜質(zhì)，部分金屬鋅鋁粉顆粒撞擊進入基管內(nèi)部，形成混合層的“鋅鋁-基材”靶材復(fù)合層2 ο在基管3上噴涂形成靶材復(fù)合層2，最后，通過噴涂，可以使得靶材本體I與靶材復(fù)合層2牢固結(jié)合。
[0035]采用本發(fā)明技術(shù)方案的靶材組件及其制備方法，通過設(shè)置與所述靶材本體形成過渡的靶材復(fù)合層2，在使用的過程中，靶材本體局部高溫500°C的條件下，靶材本體與基管的熱膨脹系數(shù)相同，可以消除異種材料間的熱應(yīng)力，基管3與靶材本體I可牢固結(jié)合不會出現(xiàn)位移和脫靶，且在靶材生產(chǎn)過程、冷卻后和使用過程中也都能牢固結(jié)合;此外，還省去了靶材基管需要經(jīng)過表面除油、表面粗化和表面強化等前處理步驟，大大簡化了靶材制造工序，且后續(xù)生產(chǎn)可以直接噴涂。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種靶材組件，包括基管和靶材本體，其特征在于:在所述基管上噴涂有與所述靶材本體形成過渡的靶材復(fù)合層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件，其特征在于:噴涂時采用粒度為50-100μπι的粉末材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件，其特征在于:所述噴涂方法采用超音速噴涂法或等離子噴涂法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件，其特征在于:所述基管為不銹鋼基管。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶材組件，其特征在于:所述噴涂材料為與所述靶材本體的材料相同的粉末。6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 51、去除基管表面雜質(zhì)； 52、在基管上噴涂形成靶材復(fù)合層； 53、所述靶材本體與靶材復(fù)合層噴涂結(jié)合為一體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靶材組件的制備方法，其特征在于:在步驟S2中，采用超音速噴涂法噴涂形成靶材復(fù)合層。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靶材組件的制備方法，其特征在于:在步驟S2中，噴涂時采用與所述靶材本體的材料相同的粉末粒子流進行噴射，基管為不銹鋼管，噴涂用粉末材料的純度> 99.9 %，粒度:50-70μπι，工作氣體為惰性氣體。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靶材組件的制備方法，其特征在于:噴涂時工作氣體的流量設(shè)為20-60m3/h，工作氣壓為5-10倍大氣壓，工作氣加熱到200 °C-600 °C。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的靶材組件的制備方法，其特征在于:在步驟S2中，噴射的速度為400-600m/s，噴射行程設(shè)為2_5遍。
【專利摘要】本發(fā)明涉及國際專利分類C23C用金屬材料對材料的鍍覆技術(shù)，具體涉及一種靶材組件及其制備方法；靶材組件包括基管和靶材本體，在所述基管上噴涂有與所述靶材本體形成過渡的靶材復(fù)合層；靶材組件的制備方法包括去除基管表面雜質(zhì)的步驟，在基管上噴涂形成靶材復(fù)合層的步驟，然后將靶材本體與靶材復(fù)合層噴涂結(jié)合為一體；采用本發(fā)明技術(shù)方案的靶材組件及其制備方法，使得靶材與基管牢固結(jié)合，靶材不容易變形、移位、脫靶，且靶材制造方便。
【IPC分類】C23C4/129, C23C4/08, C23C4/134, C23C14/34
【公開號】CN105714254
【申請?zhí)枴緾N201610257409
【發(fā)明人】肖世文, 黃建威
【申請人】廣州市尤特新材料有限公司