CN105382404B - 一种搅拌摩擦焊接靶材的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接靶材的装置及其方法，包括铟绑定装置和封装结构，所述搅拌摩擦焊接靶材的方法包括以下依次进行的步骤：1)在陶瓷靶材和金属基板的粘结面分别采用热涂覆法涂布焊接层；2)将步骤(1)中涂布完焊接层的陶瓷靶材和金属基板，水平放置在水平台上；3)调整高速旋转的金属丝，使其位置正好位于陶瓷靶材和金属基板的粘结面的两焊接层的缝隙处；4)开始绑定粘合焊接工作，调整好可控电机转速，并调整好水平台的移动速度，向金属丝的径向水平移动水平台。该方法可以有效克服传统电阻加热法焊接陶瓷靶材与金属基板热膨胀系数差异较大所引起的焊接后变形开裂。

Description

一种搅拌摩擦焊接靶材的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种焊接靶材的装置及其方法,具体涉及一种搅拌摩擦焊接靶材的装置及其方法。
背景技术
在中国专利文献(CN102916137A)中公开了一种有机电致发光器件的封装机构，并具体公开了如下技术方案：它包括基板、盖板以及封接层，还包括用于对封接层加热的内置式电阻加热层，并且在盖板上放置一重物，使盖板封接层与基板封接层的压强为1-2KG/cm2，所述的封接层为铟；其中加热装置采用的是电阻加热的模式来产生热量熔解铟涂层，该方案缺点是只适用于小面积的陶瓷靶材与金属基板的低熔点金属焊接，当运用于大面积的陶瓷靶材与金属基板的低熔点金属焊接，由于陶瓷与金属热膨胀系数差异大，如果焊合面积太大，会使得铟绑定不均匀，从而导致铟融化流出影响焊合质量，将引起材料的变形和开裂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种搅拌摩擦焊接靶材的装置及其方法，该装置及其方法可以有效克服传统电阻加热法焊接陶瓷靶材与金属基板热膨胀系数差异较大所引起的焊接后变形开裂。
本发明的技术方案如下：
一种搅拌摩擦焊接靶材的方法，包括铟绑定装置和封装结构，所述铟绑定装置包括水平台、可控电机、金属丝和固定紧锁机构，所述可控电机为两个，水平对称分布在水平台的两侧，所述金属丝两端与可控电机的转轴固定连接，所述封装结构包括陶瓷靶材、金属基板以及位于陶瓷靶材和金属基板的粘结面的焊接层，所述焊接层为金属铟或铟合金涂层，所述固定紧锁机构将封装结构固定在水平台上；
所述搅拌摩擦焊接靶材的方法包括以下依次进行的步骤：
1)在陶瓷靶材和金属基板的粘结面分别采用热涂覆法涂布焊接层；
2)将步骤(1)中涂布完焊接层的陶瓷靶材和金属基板，水平放置在水平台上；
3)调整高速旋转的金属丝，使其位置正好位于陶瓷靶材和金属基板的粘结面的两焊接层的缝隙处；
4)开始绑定粘合焊接工作，调整好可控电机转速，并调整好水平台的移动速度，向金属丝的径向移动水平台。
其中，所述金属丝的表面经过拉丝蚀刻工艺处理。
其中，所述焊接层的厚度为0.4～0.6mm。
在步骤2)中，在水平台上水平放置好涂布完焊接层的陶瓷靶材和金属基板后，在陶瓷靶材和金属基板的上方施加100～500N的压力，使陶瓷靶材和金属基板与焊接层紧密接触。
其中，所述金属丝在焊接层之间往返至少两次。
其中，所述可控电机的功率为3～5KW，转速为1000～5000r/min。
其中，所述金属丝为抗拉强度2500～3300Mpa的钼丝，直径为0.3～0.5mm。
本发明还公开了一种搅拌摩擦焊接靶材的装置，包括铟绑定装置和封装结构，所述铟绑定装置包括水平台、可控电机、金属丝和固定紧锁机构，所述可控电机为两个，水平对称分布在水平台的两侧，所述金属丝两端与可控电机的转轴固定连接，所述封装结构包括陶瓷靶材、金属基板以及位于陶瓷靶材和金属基板的粘结面的焊接层，所述焊接层为金属铟或铟合金涂层，所述固定紧锁机构将封装结构固定在水平台上。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明的铟绑定装置结构简单，操作方便；
2、绑定材料不受限制，铟绑定均匀，可绑定不同形状不同大小的金属板；
3、可以增强与金属铟或铟合金等软质金属的搅拌摩擦效果，焊接效率高；
4、有别于传统电阻加热的方法，采用本发明的搅拌摩擦焊接靶材的方法，可将搅拌摩擦所产生的瞬间高温集中在搅拌丝与所接触铟层之间，微量的热量高度集中，将金属铟层瞬间加热微熔或软化，再通过搅拌丝的搅动将两个铟层之间的铟均匀熔合在一起，而后搅拌丝移开进入下一区域进行搅拌摩擦，原搅拌区域迅速冷却降温，铟层凝固，此过程随着搅拌丝的移动连续进行，从而完成整个平面的焊合。由于其热量小，发热区域集中，发热时间短，铟绑定均匀，陶瓷靶材与金属基板受热影响非常小，焊合后热应力极低，特别适用于大尺寸的陶瓷靶材与金属基板的焊合。
附图说明
图1为本发明的铟绑定装置的主视图；
图2为本发明的铟绑定装置的俯视图；
图中附图标记表示为：
1-水平台、2-可控电机、3-金属丝、4-固定紧锁机构、5-陶瓷靶材、6-金属基板、7-焊接层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1-2，一种搅拌摩擦焊接靶材的方法，包括铟绑定装置和封装结构，所述铟绑定装置包括水平台1、可控电机2、金属丝3和固定紧锁机构4，所述可控电机2为两个，水平对称分布在水平台1的两侧，所述金属丝3两端与可控电机2的转轴固定连接，所述封装结构包括陶瓷靶材5、金属基板6以及位于陶瓷靶材5和金属基板6的粘结面的两焊接层7，所述焊接层7为金属铟或铟合金涂层，所述固定紧锁机构4将封装结构固定在水平台1上；
所述搅拌摩擦焊接靶材的方法包括以下依次进行的步骤：
1)在陶瓷靶材5和金属基板6的粘结面分别采用热涂覆法涂布焊接层7；
2)将步骤1)中涂布完焊接层7的陶瓷靶材5和金属基板6，水平放置在水平台1上；
3)调整高速旋转的金属丝3，使其位置正好位于陶瓷靶材5和金属基板6的粘结面的两焊接层7的缝隙处；
4)开始绑定粘合焊接工作，调整好可控电机2转速，并调整好水平台1的移动速度，向金属丝3的径向移动水平台1，当金属丝3达到焊接层7内部时，高速旋转的金属丝3与焊接层7之间的相对运动搅拌摩擦金属铟瞬间融化凝固，从而达到粘合的作用，所述高速旋转的金属丝3与焊接层7之间的相对运动是搅拌摩擦，而不是简单的线性摩擦，目的是防止在热量没达到需要的温度时刮去焊接层7。
其中，所述金属丝3的表面经过拉丝蚀刻工艺处理。
其中，所述焊接层7的厚度为0.4～0.6mm。
在步骤2)中，在水平台1上水平放置好涂布完焊接层7的陶瓷靶材5和金属基板6后，在陶瓷靶材5和金属基板6的上方施加100～500N的压力，使陶瓷靶材5和金属基板6与焊接层7紧密接触。
其中，所述金属丝3在焊接层7之间往返至少两次，达到更好的绑定粘合效果。
其中，所述可控电机2的功率为3～5KW，转速为1000～5000r/min。
其中，所述金属丝3为抗拉强度2500～3300Mpa的钼丝，直径为0.3～0.5mm。
本发明的一种搅拌摩擦焊接靶材的方法的工作原理如下：
摩擦是相对运动（或有相对运动趋势）的物体，在接触表面上的阻碍相对运动的现象，简单解释就是物体和物体紧密接触，来回移动。摩擦的过程实质上是：相互摩擦的物体表面分子相互碰撞的过程。假定一个物体静止，另一物体相对该物体运动。则在此过程中，静止物体中的分子被撞击，获得了运动物体中分子的部分或全部定向动能。获得此定向动能的分子又会与周围的其它分子相互碰撞，由于分子间的碰撞极为频繁，而撞击的方向又是随机的，因此，原本的定向动能最终转变为无规则运动动能，即热运动动能增大。从而导致相互摩擦的物体表面在宏观上表现为内能增大，温度升高。另一方面，获得由定向动能转变而来的额外热运动能的表面附近分子，在运动中有可能会跑到物体内部，或与内部分子碰撞，从而使内部分子的热运动加剧，从而导致整个物体变“热”；当金属丝达到涂层内部时，高速旋转的金属丝与涂层之间的相对运动摩擦所产生的瞬间高温集中在搅拌丝与所接触铟层之间，微量的热量高度集中，将金属铟层瞬间加热微熔或软化，再通过搅拌丝的搅动将两个铟层之间的铟熔合在一起，而后搅拌丝移开进入下一区域进行搅拌摩擦，原搅拌区域迅速冷却降温，铟层凝固，此过程随着搅拌丝的移动连续进行，从而完成整个平面的焊合。由于其热量小，发热区域集中，发热时间短，陶瓷靶材与金属基板受热影响非常小，焊合后热应力极低，特别适用于大尺寸的陶瓷靶材与金属基板的焊合。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：该方法使用的装置包括铟绑定装置和封装结构，所述铟绑定装置包括水平台(1)、可控电机(2)、金属丝(3)和固定紧锁机构(4)，所述可控电机(2)为两个，水平对称分布在水平台(1)的两侧，所述金属丝(3)两端与可控电机(2)的转轴固定连接，所述封装结构包括陶瓷靶材(5)、金属基板(6)以及位于陶瓷靶材(5)和金属基板(6)的粘结面的焊接层(7)，所述焊接层(7)为金属铟或铟合金涂层，所述固定紧锁机构(4)将封装结构固定在水平台(1)上；
所述搅拌摩擦焊接靶材的方法包括以下依次进行的步骤：
1)在陶瓷靶材(5)和金属基板(6)的粘结面分别采用热涂覆法涂布焊接层(7)；
2)将步骤1)中涂布完焊接层(7)的陶瓷靶材(5)和金属基板(6)水平放置在水平台(1)上；
3)调整高速旋转的金属丝(3)，使其位置正好位于陶瓷靶材(5)和金属基板(6)的粘结面的两焊接层(7)的缝隙处；
4)开始绑定粘合焊接工作，调整好可控电机(2)转速，并调整好水平台(1)的移动速度，向金属丝(3)的径向移动水平台(1)；
所述金属丝(3)的表面经过拉丝蚀刻工艺处理。
2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：所述焊接层(7)的厚度为0.4～0.6mm。
3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：在陶瓷靶材(5)和金属基板(6)的上方施加100～500N的压力，使陶瓷靶材(5)和金属基板(6)与焊接层(7)紧密接触。
4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：所述金属丝(3)在焊接层(7)之间往返至少两次。
5.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：所述可控电机(2)的功率为3～5KW，转速为1000～5000r/min。
6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊接靶材的方法，其特征在于：所述金属丝(3)为抗拉强度2500～3300Mpa的钼丝，直径为0.3～0.5mm。
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