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