專利名稱：管靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陰極噴涂裝置的管靶，這種管靶的柱狀空心體的制作方法及其用途。
陰極噴涂裝置中旋轉(zhuǎn)的管靶已為人所知，它主要應用于大面積涂層，如平板玻璃的涂層生產(chǎn)過程中。與平板狀標靶相比，管靶可達到較高的標靶材料利用率，這在使用高價值的涂層材料如貴金屬時尤具有其經(jīng)濟意義。
由涂層材料制作管靶或稱柱狀空心體已有不同的方法為人所知。為借助管靶而達到較高的噴涂效率及較高的均勻度或統(tǒng)一的涂層厚度，管靶材料應盡量均勻、細致。
因此，金屬靶管可由澆鑄一實心金屬棒，將之鍛制成圓柱狀毛胚，而后通過切削加工制成靶管。當然，這種方法的材料利用率相當?shù)颓仪邢髻M工，尤其是為達到均勻、細致的顆粒結(jié)構(gòu)，變形度要求很高。
金屬靶管也可通過擠壓澆鑄而后切削加工出內(nèi)外徑獲得，但由于擠壓澆鑄時金屬管凝結(jié)慢，產(chǎn)生粗粒從而不很合適的組織結(jié)構(gòu)。尤其對水平擠壓澆鑄而言，金屬管橫截面構(gòu)成導致不同分離度的不均勻顆粒結(jié)構(gòu)。
金屬靶管也可通過將金屬板條卷成管狀、焊接其縱向槽縫而得，但焊縫會由于金屬板條材料的不同而紋理不一。
借助空心柱栓也可制作金屬、陶瓷涂層材料的靶管，但材料利用率相當?shù)汀?br> 美國專利US 5,354,446公開了一可轉(zhuǎn)動管靶，按磁控管原理陰極噴涂陶瓷涂層材料。該靶具有一靶支撐體，該支撐體有兩金屬層，最上一層為陶瓷層。兩金屬層的熱膨脹系數(shù)如此選擇，使得支撐體和陶瓷層的熱膨脹系數(shù)達到近似平滑過渡。各涂層通過昂貴的方法如等離子體噴鍍法或壓噴法，借助等壓或熱等壓沖壓法將涂層材料粒子沖壓到支撐體上。
法國專利FR 2 745 010公開了一陰離子噴涂管靶，由多塊長條板組成，其外形最好呈多邊形。常規(guī)材料的長板可以金屬板片或板條的形式投入使用，而特殊材料的長條板則通過沖壓法，特別是通過等壓或熱等壓沖壓制得。板條用螺釘連接、點焊或粘接相互安裝成管筒。
因此，本發(fā)明的任務是提供一種簡單經(jīng)濟的方法制作管靶圓柱狀空心體以及制作帶均勻、細粒結(jié)構(gòu)的圓柱狀空心體。
本發(fā)明的任務是通過以下方式實現(xiàn)，通過熔融物離心澆鑄制作圓柱狀空心體。這里圓柱狀空心體應理解為一管胚，它通過切削加工成靶管，而后與其它部件共同組裝成管靶。
離心澆鑄法將熔融物料澆鑄成幾乎是圓柱狀空心體最終幾何形狀，之后僅需對產(chǎn)生的圓柱狀空心體內(nèi)外廓作少量的切削加工即可。其優(yōu)點是材料利用率高，同時，離心澆鑄使圓柱狀空心體體壁構(gòu)成帶大部分與空心圓柱體圓周相垂直、莖形晶粒的均勻顆粒結(jié)構(gòu)。此顆粒結(jié)構(gòu)的構(gòu)成使得晶粒在陰離子噴涂裝置的噴涂過程中始終以垂直其薄的橫截面方向剝離，從而在整個使用過程中顆粒結(jié)構(gòu)和分離率保持不變。由于離心澆鑄時產(chǎn)生的逃逸力使?jié)茶T物料中的雜質(zhì)如爐渣、碳或石墨以及氣泡等被擠向空心體的內(nèi)徑方向，可很方便地在隨后的切削加工過程中從管的內(nèi)廓剝離。這就使得靶管的顆粒結(jié)構(gòu)很干凈均勻而保證高的質(zhì)量。此外，切削加工過程中產(chǎn)生的廢料大部分可在下一次澆鑄時作為回料再用，回料率一般可在0-100％之間。
實踐證明，圓柱狀空心體最好通過水平式離心澆鑄法制備，離心澆鑄時的氣氛應使?jié)茶T材料性能所受影響盡可能小，大部分情況下，氧氣分壓愈小愈好，簡單的方法是使用工業(yè)氣如天然氣或氬氣或氮氫氣或氮氣。
圓柱狀空心體可由一種金屬和/或一種貴金屬構(gòu)成。由唯一一種金屬單層構(gòu)成或由多種金屬多層構(gòu)成均可。為離心澆鑄制成高質(zhì)量、多層圓柱狀空心體，則一般使用貴金屬離心澆鑄并冷卻，在空心體內(nèi)徑再澆另一層料前，其內(nèi)壁應借助一加工步驟進行光潔，如此加工過的圓柱狀空心體可再離心澆鑄上另一熔融金屬而鋪蓋空心體內(nèi)壁。熱膨脹系數(shù)相差大的材料之間，可設一平衡內(nèi)應力的中間層。
從經(jīng)濟的角度看，圓柱狀空心體由銀料制作尤其有意義，也可使用強度較銀高易于操作的AgCuNi合金及帶少量其它金屬的銀料如帶0.15％Ni的細粒銀。特別有利的是，圓柱狀空心體由有些合金制作，這些合金因其不利的變形性能無法用其它方法生產(chǎn)。
實際生產(chǎn)證明，鑄模的轉(zhuǎn)速應調(diào)到使加在熔融上的加速度為重力加速度的160至180倍。
管靶具有一離心澆鑄的、圓柱狀的空心體，用這種管靶可實現(xiàn)大面積的均勻厚度的涂層，分離度高。
圓柱狀空心體由一金屬和/或一貴金屬構(gòu)成，但最好是用銀料。
用離心澆鑄的、圓柱狀的空心體作管靶的優(yōu)點很大，由銀料離心澆鑄的圓柱狀空心體管靶用于平板玻璃的涂層的好處業(yè)已證明。
以下三個實施例用于對本發(fā)明作進一步說明實施例11000mm長圓柱狀空心體的制作；實施例24000mm長圓柱狀空心體的制作；實施例3圓柱狀空心體切削加工。
實施例1將重量百分比為70％的銀料及30％回收銀組成的物料在一黏土石墨坩堝中熔化，此時銀熔融物用木炭或石墨蓋住。在1100℃時將熔融銀料澆入一內(nèi)設一預熱黏土石墨坩堝的澆盤中。將熔融銀料立即澆入一水平離心澆鑄機的預熱到100℃的旋轉(zhuǎn)鑄模中，鑄模的轉(zhuǎn)速調(diào)到使加在熔融物上的加速度為重力加速度的160至180倍。
圓柱狀空心體的外徑由鑄模的內(nèi)徑限定，而空心體的壁厚則由所用熔融物料的量加以調(diào)節(jié)。為進一步防止熔融銀料接觸氧氣，澆鑄機運作時鑄模中充以天然氣，熔融銀料在鑄模內(nèi)壁上冷凝成圓柱狀，產(chǎn)生的圓柱狀空心體冷卻后由鑄模內(nèi)取出并進行切削加工。
實施例2用與實施例1大致相同的方法制作圓柱狀空心體，因長度為4000mm，熔融物料溫度為1250℃，鑄模預熱到200℃。
實施例3由鑄模內(nèi)取出的圓柱狀空心體用常規(guī)帶鋸鋸斷，內(nèi)徑用深鉆機加工。使用深鉆機加工使切削效率高、鉆孔容差小、對中度高、幾何形狀精確、表面質(zhì)量高。圓柱狀空心體外徑用長車床加工。為避免長的圓柱狀空心體彎曲，加工段使用通條(車床跟刀架)和/或用支架支撐。
權(quán)利要求
1．陰極噴涂裝置中管靶圓柱狀空心體的制作方法，其特征是圓柱狀空心體通過離心澆鑄一熔融物而制得。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是圓柱狀空心體通過在一旋轉(zhuǎn)的鑄模中進行水平離心澆鑄而制得。
3．如權(quán)利要求1和2中至少一權(quán)利要求所述的方法，其特征是離心澆鑄是在一低氧氣分壓的氣氛中進行。
4．如權(quán)利要求3中所述的方法，其特征是鑄模中的氣氛由天然氣或氬氣或氮氫氣或氮氣構(gòu)成。
5．如權(quán)利要求1至4中至少一權(quán)利要求所述的方法，其特征是圓柱狀空心體由一金屬和/或一貴金屬構(gòu)成。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是圓柱狀空心體由銀料構(gòu)成。
7．如權(quán)利要求1至6中至少一權(quán)利要求所述的方法，其特征是鑄模的轉(zhuǎn)速應調(diào)到使加在熔融物上的加速度為重力加速度的160至180倍。
8．陰極噴涂裝置的管靶，其特征是管靶具有一離心澆鑄的、圓柱狀的空心體。
9．如權(quán)利要求8所述的管靶，其特征是圓柱狀空心體由一金屬和/或一貴金屬構(gòu)成。
10．如權(quán)利要求9所述的管靶，其特征是圓柱狀空心體由銀料構(gòu)成。
11．離心澆鑄的圓柱狀空心體，用途為制作陰極噴涂裝置的管靶。
12．由銀料離心澆鑄的圓柱狀空心體管靶，用途為陰極噴涂裝置中涂膜平板玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及陰極噴涂裝置的管靶,這種管靶的圓柱狀空心體的制作方法及用途。為提供一種簡單經(jīng)濟的方法制作管靶的圓柱狀空心體,以及制作帶均勻、細粒結(jié)構(gòu)的圓柱狀空心體,本發(fā)明提出的方法是,通過熔融物離心澆鑄制作圓柱狀空心體,而管靶具有一離心澆鑄的圓柱狀空心體。運用離心澆鑄的圓柱狀空心體制作管靶備有優(yōu)點,由銀料離心澆鑄的圓柱狀空心體管靶用于平板玻璃的涂層的好處業(yè)已證明。
文檔編號C23C14/34GK1302915SQ0013343
公開日2001年7月11日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月5日
發(fā)明者奧托·巴赫, 戴維·勒普頓博士, 漢斯·博邁爾博士, 拉爾夫·黑克 申請人:W.C.賀利氏股份有限及兩合公司