CN103320757A - 一种靶材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及靶材生产技术领域，尤其涉及一种靶材及其生产方法。一种靶材，包括靶材本体及基体，所述基体的至少一面设有所述靶材本体，所述靶材本体是由高纯度靶材合金粉末通过等离子弧喷涂机喷涂熔焊在所述基体上。所述基体与所述靶材本体的结合面为呈内凹的圆弧面。所述基体为矩形体或圆形。所述靶材的制造方法步骤如下：（1）、准备合金粉体：（2）、准备基体：（3）、等离子转移弧喷涂成型：（4）、清理被喷涂层表面，按照步骤（3）的要求再次喷涂处理，直至获得要求厚度的靶材。本发明有益效果在于：一是生产的靶材无气孔残留；二是生产设备简单、投资小；三是靶材可以修复再利用。
Description
技术领域
本发明涉及靶材生产技术领域，尤其涉及一种靶材及其制造方法。
背景技术
溅射靶材主要应用于电子及信息产业,如集成电路、信息存储、电子控制器件等;还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀等行业。
溅射靶材是在溅射沉积技术中用做阴极的材料。该阴极材料在带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。溅射是用带电粒子轰击靶材,使靶材粒子(团)被击溅出来并淀积到衬底上成膜。通常在溅射过程中，由于带电粒子流会形成弧形轨迹，因此在靶材表面会形成下凹的弧面，即当靶材的中心已经薄到无法使用时，而靶材的周边往往还有相当一部分材料没有充分发挥作用，由于靶材的制备工艺复杂，这样的浪费会导致靶材利用率低，成本高。
另外，目前溅射靶材的生产方法主要有粉末冶金、熔融铸造、真空热压法等，但是这些生产方法，都无法确保靶材内部无气孔残留，有气孔残留时，不但影响靶材使用时的正常放电、离子产生，而且靶材在运输、安装、搬运时极易造成损坏。还有就是利用现有的生产方法也不能解决上述靶材利用率低的问题。
发明内容
本发明针对上述现有靶材及靶材生产方法存在的不足，提供一种新型的靶材。其不仅能提高靶材的利用率，而且能使基体材料反复利用。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种靶材，包括靶材本体及基体，其特征在于，所述基体的至少一面设有所述靶材本体，所述靶材本体是由高纯度合金粉末通过等离子转移弧焊机喷涂熔焊在所述基体上。
本发明的有益效果是：采用等离子喷涂熔焊方法在所述基体上形成靶材本体，可以有效避免现有技术生产的靶材气孔残留，即提高了靶材质量；再是当靶材经过长时间使用消耗后，可在基体表面进行再次焊接，恢复正常使用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述基体与所述靶材本体的结合面为呈内凹的圆弧面。
采用上述进一步方案的有益效果是，利用基材内凹的圆弧面使得靶材本体的中心部位变厚，在靶材溅射过程中，弥补了带电粒子流所形成的边部和中部使用不均的情况，能使靶材被充分利用。
进一步，所述靶材本体为鉻合金或锰合金材质，所述基体为45#钢。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据不同用途，制作不同结构的靶材。
进一步，所述基体的两面均设有所述靶材本体。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以在所述靶材一面使用完后，翻面再用，节约成本。
进一步，所述基体为矩形或圆形。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以根据使用要求不同而选择不同形状的基体，从而形成不同形状的靶材。
本发明还提供了一种生产如上所述靶材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、准备合金粉体：准备纯度在99.99%以上合金粉末，充分研磨后过筛，进行烘干处理，得到喷涂粉体；
（2）、准备基体：选择所需形状的合金钢做基体，对所述基体表面清洁处理，然后对基体进行预热，使其温度达到150°～220°C；
（3）、等离子转移弧喷涂成型：将经步骤（1）制得的喷涂粉体装入所述等离子转移弧焊机的送粉器，将经步骤（2）处理后的基体固定在等离子喷涂设备上，并使所述基体处在惰性气体中，使基体与热喷涂枪相对运动进行喷涂，形成喷涂层，一次喷涂形成的喷涂层厚度为1～3毫米；
（4）、清理所述喷涂层表面，按照步骤（3）的要求再次喷涂，形成新的喷涂层，然后再次清理所述新的喷涂层；
（5）、按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体的厚度要求为止；
（6）、对经过步骤（5）加工的靶材表面进行抛磨处理，获得靶材。
采用本方法的有益效果在于：一是生产的靶材避免了传统方法生产出的靶材有气孔残留的缺陷，提高了靶材的质量；二是生产设备要求简单，无需大型设备投入，投资小；三是靶材使用消耗后，可经过焊接方式恢复再次使用，进一步提高了利用率。
本靶材生产方法还可以做如下改进：
进一步，步骤（2）所述的对所述基体表面清洁处理是采用喷砂处理，以清除所述基体表面的氧化层，并形成较粗糙的结合层。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以使基材与所述靶材本体结合更好。
进一步，对于所述基体的两面均设有所述靶材本体的加工，还包括在步骤（5）之后将所述基体翻面后再按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体的厚度要求为止。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用双面靶材本体结构，有利于靶材的更合理利用。
附图说明
图1为本发明的靶材实施例1结构示意图；
图2为本发明的靶材实施例2结构示意图；
图3为本发明的靶材实施例3结构示意图；
图4为本发明的靶材实施例4结构示意图；
图5为本发明的靶材实施例5结构示意图。
在图1和图5中，1、靶材本体；2、基体；3、圆弧面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1到图5所示，一种靶材，包括靶材本体1及基体2，其特征在于，所述基体2的至少一面设有所述靶材本体1，所述靶材本体1是由高纯度合金粉末通过等离子转移弧焊机喷涂熔焊在所述基体2上。
所述基体2与所述靶材本体1的结合面为呈内凹的圆弧面3。
所述靶材本体1为鉻合金或锰合金材质，所述基体2为45#钢。
所述基体2的两面均设有所述靶材本体1。
所述基体2为矩形或圆形。
如图1所示的实施例1，为在平面基体2的一面设有靶材本体1的结构示意图；
如图2所示的实施例2，为在带有内凹圆弧面3基体2的一面设有靶材本体1的结构示意图；
如图3所示的实施例3，为在所述基体2的两面均设有靶材本体1的结构示意图；
如图4所示的实施例4，为在带有内凹圆弧面3基体2的两面均设有靶材本体1的结构示意图；
如图5所示的实施例5，所述基体2为矩形体，其六面均设有靶材本体1，而且该矩形体基体2上、下两面为呈内凹的圆弧面3的靶材结构示意图。
本发明还提供一种生产上述靶材的方法，包括如下步骤：
（1）、准备合金粉体：准备纯度在99.99%以上合金粉末，充分研磨后采用80～200目筛网过筛，进行烘干处理，得到喷涂粉体；
（2）、准备基体：选择所需形状的合金钢做基体2，对所述基体2表面清洁处理，然后对基体2进行预热，使其温度达到150°～220°C；本例中采用的基体长280毫米，宽110毫米，厚15毫米。
（3）、等离子转移弧喷涂成型：将经步骤（1）制得的喷涂粉体装入所述等离子转移弧焊机的送粉器，将经步骤（2）处理后的基体2固定在等离子喷涂设备上，并使所述基体2处在惰性气体中，使基体2与热喷涂枪相对运动进行喷涂，形成喷涂层，一次喷涂形成的喷涂层厚度为1～3毫米；
（4）、清理所述喷涂层表面，按照步骤（3）的要求再次喷涂，形成新的喷涂层，然后再次清理所述新的喷涂层；
（5）、按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体1的厚度要求为止；
（6）、对经过步骤（5）加工的靶材表面进行抛磨处理，获得靶材。
步骤（2）所述的对所述基体2表面清洁处理是采用喷砂处理，以清除所述基体2表面的氧化层，并形成较粗糙的结合层。
对于所述基体2的两面均设有所述靶材本体1的加工，还包括在步骤（5）之后将所述基体2翻面后再按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体1的厚度要求为止。
对在带有内凹圆弧面3的基体2上进行喷涂，方法同上，只是从里而外，每层喷涂层面积在逐渐扩大。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种靶材，包括靶材本体及基体，其特征在于，所述基体的至少一面设有所述靶材本体，所述靶材本体是由高纯度合金粉末通过等离子转移弧焊机喷涂熔焊在所述基体上。
2.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述基体与所述靶材本体的结合面为呈内凹的圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述的靶材，其特征在于，所述靶材本体为鉻合金或锰合金材质，所述基体为45#钢。
4.根据权利要求1或2所述的靶材，其特征在于，所述基体的两面均设有所述靶材本体。
5.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述基体为矩形或圆形。
6.用于生产如权利要求1～5任一项所述靶材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、准备合金粉体：准备纯度在99.99%以上合金粉末，充分研磨后过筛，进行烘干处理，得到喷涂粉体；
（2）、准备基体：选择所需形状的合金钢做基体，对所述基体表面清洁处理，然后对基体进行预热，使其温度达到150°～220°C；
（3）、等离子转移弧喷涂成型：将经步骤（1）制得的喷涂粉体装入所述等离子转移弧焊机的送粉器，将经步骤（2）处理后的基体固定在等离子喷涂设备上，并使所述基体处在惰性气体中，使基体与热喷涂枪相对运动进行喷涂，形成喷涂层，一次喷涂形成的喷涂层厚度为1～3毫米；
（4）、清理所述喷涂层表面，按照步骤（3）的要求再次喷涂，形成新的喷涂层，然后再次清理所述新的喷涂层；
（5）、按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体的厚度要求为止；
（6）、对经过步骤（5）加工的靶材表面进行抛磨处理，获得靶材。
7.根据权利要求6所述的靶材生产方法，其特征在于，步骤（2）所述的对所述基体表面清洁处理是采用喷砂处理，以清除所述基体表面的氧化层，并形成较粗糙的结合层。
8.根据权利要求6所述的靶材生产方法，其特征在于，对于所述基体的两面均设有所述靶材本体的加工，还包括在步骤（5）之后将所述基体翻面后再按照步骤（3）及（4）的流程进行循环作业，直至达到靶材本体的厚度要求为止。
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