CN102094175B - 直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法，所要解决的问题是：粉末烧结的靶材其内部存在微细空隙，会漏水，只能采用间接水冷的方式。本发明的要点是在靶块的下面复合一个金属轧制的靶座。制造时采用真空烧结炉，将底座与靶材通过紫铜焊料烧结在一起。本发明的有益效果是：在合金靶材底面设置了不透水的靶材底座，可直接对镀膜靶的底座进行水冷，提高了冷却效果和成膜质量。节省约1/3的贵重多元粉体金属材料，降低靶材的制造成本。

Description

直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种真空离子镀，具体说是可直接水冷的一种具有复合结构粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法。

背景技术

在现在真空离子镀技术中，很多膜层需要用多元合金镀膜靶进行镀制。一般制作镀膜靶的工艺是如图1所示，将制作该靶材所需的金属粉5，如钛Ti粉、铝Al粉、铬Cr粉中的两种或两种以上的粉体，按要求配比混合成合金粉，装入石墨模具4，放入真空烧结炉1中的压力装置6、7之间，先抽真空至1×10^-2~1×10^-3 Pa，再对石墨模具进行加压，通过加热器2进行加热，当加热到1250-1300℃后，保温并继续加压2-3小时，然后冷却，真空室充气，将模具取出，将烧结好的固态靶材脱模，按照图纸对固态靶材进行机械加工，作为放置在真空离子镀电弧源上的靶材。3是热电偶。

上述多元合金涂层的靶材都必须用这种粉末烧结的方法制作。粉末烧结的靶材其内部存在微细空隙，这种微观缝隙会漏水，所以整体粉末冶金靶材不能直接水冷，只能采用间接水冷的方式。间接水冷的方式在靶材和水冷底座之间通常都存在一个间隙。

而根据涂层的特性，靶材冷却越好，表面温度越低，电弧飞溅的大液滴就越少，涂层的膜层质量就越好，间接水冷的结构的间隙会降低冷却效果，从而影响成膜质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶及其制造方法。

本发明提供的直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶，包括粉末冶金的合金靶材块（以下称靶块），其特征是：在靶块的下面复合一个金属轧制的靶材底座（以下称靶座），在靶座底外面的中心有螺纹孔。

本发明提供的直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶的制造方法是：

(1)、将靶材原料即经过混合好的两种或两种以上的金属粉末材料装入石墨模具中；

(2)、将石墨模具置于真空烧结炉中的压力装置中间，对模具加压、加热、保温；

(3)、冷却后，将烧结好的整个靶块毛坯从模具取出，用线切割技术将该靶块毛坯切割成所需厚度的若干个靶块，并将每个靶块的上面、下面磨光、磨平，成靶块；

(4)、金属轧制的靶座呈池形，在靶座的池里依次放入紫铜铜焊料和一个靶块，即紫铜铜焊料放在靶块和靶座之间，成为一个热压前的镀膜靶；

（5）、将若干个热压前的镀膜靶叠摞起来，放入在真空烧结炉焊炉中的压力装置中间，抽真空后加热至800-1100℃，加压、加热、保温；此时，靶座与靶块通过焊料紧密粘在一起，成为一个整体，而两个镀膜靶之间因为没有焊料，仍然保持分离状态。然后冷却，烧结炉内充入气体，将若干个镀膜靶毛坯取出；

(6)、对每个镀膜靶毛坯进行机械加工，具体是：在靶座底外面的中心加工用于固定在水冷装置上的电弧源连接用螺纹孔，与真空离子镀的电弧源安装座的螺栓配合，安装在可直接水冷结构的电弧源上使用；在靶块的上面，加工成用于镀膜离化的工作面；将靶座的池边切削掉，使靶座与靶块的外边缘一致，成为镀膜靶成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于靶块下面设置了不透水的靶座，可直接对镀膜靶的底座进行水冷，提高了冷却效果和冷却效率，也提高了成膜质量；其次节省约1/3的贵重粉体金属材料；最后解决了水冷底座和靶块之间导热性不好的问题。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是在真空烧结炉烧结靶块毛坯的示意图。

图2是将靶块毛坯切割成若干个靶块的示意图。

图3是在靶座里依次放入焊料和靶块的示意图。

图4是将若干个热压前的镀膜靶叠摞起来放入在真空烧结炉焊炉里烧结的示意图。

图5是本发明提供的产品的示意图。

具体实施方式

本发明提供的制作方法是：

(1)、将靶材原料即经过混合好的两种或两种以上的金属粉5按所需比例混合均匀，装入石墨模具4里。

(2)、将石墨模具置于真空烧结炉的压力装置6、7之间，对模具加压，并对真空烧结炉抽真空，到规定的真空度后，对模具加热到1250-1500℃之间，具体的烧结温度要根据金属粉末的成分及比例选取。对模具在真空状态下、加压、保温到2-3小时后，粉体形成固体毛坯5，参见图1。

(3)、冷却后将模具取出，并从模具中取出固体毛坯即靶材坯料5，对坯料进行机械加工或线切割加工，制成所需高度的若干个靶块8，并将每个靶块的上下两个表面磨光、磨平，参见图2。

(4)、不锈钢或45号钢轧制的靶座10呈池形，在靶座的池里依次放入紫铜铜焊料9和一个靶块8，即紫铜铜焊料放在靶块和靶座之间，成为一个热压前的镀膜靶，参见图3。

(5)、将若干个热压前的镀膜靶叠摞起来，放入在真空烧结炉焊炉中的压力装置中间，参见图4，抽空至1-2pa压力后，加热至800-1100℃，保温5-10分钟；此时，靶座与靶块通过焊料紧密粘在一起，成为一个整体，而两个镀膜靶之间因为没有焊料，仍然保持分离状态。然后冷却，烧结炉内充入气体，将若干个镀膜靶毛坯取出。

(6)、参见图5，对每个镀膜靶毛坯进行机械加工，具体是：在靶座底外面的圆心加工用于固定在水冷装置上的电弧源连接用螺纹孔13，在靶座底外面加工成用于固定在水冷装置上直接接触水的冷却面12；在靶块的上面，加工成用于镀膜离化的工作面14；将靶座的池边切削掉，使靶座与靶块的外边缘一致；成为镀膜靶成品。

上述烧结靶材坯料和制作镀膜靶毛坯使用一个真空烧结炉。

Claims (3)

1.一种直接水冷的粉末烧结多元合金镀膜靶，包括粉末冶金的合金靶块，其特征是：在靶块的下面复合一个金属轧制的靶座，在靶座底外面的中心有螺纹孔，所说金属轧制的靶座是不锈钢或45号钢轧制的靶座，在靶座底外面有直接接触冷却水的工作面。

2.制造权利要求1所述的直接水冷的粉末烧结镀膜靶的方法，其特征是：

(1)、将靶材原料即经过混合好的两种或两种以上的金属粉末材料装入石墨模具中；

(2)、将石墨模具置于真空烧结炉中的压力装置中间，对模具加压、加热、保温；

(3)、冷却后，将烧结好的整个靶块毛坯从模具取出，用线切割技术将该靶块毛坯切割成所需厚度的若干个靶块，并将每个靶块的上面、下面磨光、磨平，成靶块；

(4)、金属轧制的靶座呈池形，在靶座的池里依次放入紫铜铜焊料和一块靶材块，即紫铜铜焊料放在靶块和靶座之间，成为一个热压前的镀膜靶；

(5)、将若干个热压前的镀膜靶叠摞起来，放入在真空烧结炉焊炉中的压力装置中间，抽真空后加热至800-1100℃，加压、加热、保温；此时，靶座与靶块通过焊料紧密粘在一起，成为一个整体，然后冷却，烧结炉内充入气体，将若干个镀膜靶毛坯取出；

(6)、对每个镀膜靶毛坯进行机械加工，具体是：在靶座底外面的中心加工用于固定在水冷装置上的电弧源连接用螺纹孔；在靶块的上面，加工成用于镀膜离化的工作面；将靶座的池边切削掉，使靶座与靶块的外边缘一致，成为镀膜靶成品；

所说金属轧制的靶座是不锈钢或45号钢轧制的靶座。

3.按照权利要求2所述的直接水冷的粉末烧结镀膜靶的方法，其特征是：烧结靶材坯料和制作镀膜靶毛坯使用一个真空烧结炉。

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