CN108067411A - 铸造工具的涂刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铸造工具的涂刷方法，所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造，包括：提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁；提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料；通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。本发明通过喷漆枪将涂料喷射至铸造工具内壁上形成涂料层；相比采用刷子进行涂刷的方式，采用喷漆枪的方式，一方面可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的附着力；另一方面，可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的沉积均匀性；综合以上两方面，可以避免所形成涂料层发生局部脱落的问题，相应可以避免脱落的涂料层混入熔融金属中，还可以避免所述铸造工具的内壁与熔融金属相接触，从而可以避免对所述熔融金属造成污染。

Description

铸造工具的涂刷方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种铸造工具的涂刷方法。

背景技术

靶材生产用铸锭为用作靶材的材料，例如脉冲激光沉积或电子束沉积以形成薄膜的工艺中，半导体靶材用铸锭的质量对所沉积薄膜的质量具有关键作用。因此，对所形成铸锭的纯度和固体杂质的要求也相应较高。

目前半导体靶材用铸锭的铸造工艺主要包括：将真空熔炼后的熔融金属经流槽流入耐高温的中空铸型内，经冷凝后，得到预设直径的铸锭。

但是，现有技术所形成铸锭的纯度较低，良率较差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种铸造工具的涂刷方法，提高所形成铸锭的纯度，改善所述铸锭的良率。

为解决上述问题，本发明提供一种铸造工具的涂刷方法，所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造，包括：提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁；提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料；通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。

可选的，所述涂料所含元素与所述熔融金属所含元素相同。

可选的，所述熔融金属为铝液；所述涂料的材料为三氧化二铝。

可选的，提供铸造工具后，将所述涂料喷设至所述内壁上之前，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第一热处理。

可选的，对所述铸造工具进行第一热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第一热处理，所述第一热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为1小时至2小时。

可选的，通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上的步骤中，采用所述喷漆枪，对所述内壁至少进行一次喷射工艺。

可选的，形成涂料层的步骤包括：采用所述喷漆枪，对所述内壁进行第一喷射工艺，形成初始涂料层；采用所述喷漆枪，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺，形成涂料层。

可选的，对所述内壁进行第一喷射工艺后，进行第二喷射工艺之前，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第二热处理。

可选的，对所述铸造工具进行第二热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第二热处理，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为0.5小时至1小时。

可选的，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺后，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第三热处理。

可选的，对所述铸造工具进行第三热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第三热处理，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为20分钟至40分钟。

可选的，所述喷漆枪包括涂料壶、雾化机构和喷嘴，所述涂料位于所述涂料壶内；将所述涂料喷设至所述内壁上的步骤中，所述涂料壶内的涂料经所述雾化机构后，由喷嘴喷射至所述铸造工具的内壁表面。

可选的，将所述涂料喷设至所述内壁上的步骤中，采用的气压范围为4Mpa至6Mpa。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过喷漆枪将涂料喷射至铸造工具内壁上，形成涂料层。相比采用刷子进行涂刷的方式，采用喷漆枪的方式，一方面可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的附着力；另一方面，可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的沉积均匀性；综合以上两方面，可以避免所形成涂料层发生局部脱落的问题，相应可以避免脱落的涂料层混入熔融金属中，还可以避免所述铸造工具的内壁与熔融金属相接触，从而可以避免对所述熔融金属造成污染。

可选方案中，提供铸造工具后，将所述涂料喷设至所述内壁上之前，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第一热处理；根据热胀冷缩原理，在第一热处理后将涂料喷射至所述内壁上的方式，有利于提高涂料在所述内壁上的附着力，从而有利于避免所形成涂料层发生局部脱落的问题。

可选方案中，采用所述喷漆枪，对所述内壁进行第一喷射工艺，形成初始涂料层；采用所述喷漆枪，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺，形成涂料层。通过第二喷射工艺，可以对厚度较小的初始涂料层位置再次喷射涂料，从而使形成涂料层后，所述内壁上涂料层厚度均一性得到提高，有利于避免所形成涂料层发生局部脱落的问题。。

附图说明

图1是本发明铸造工具的涂刷方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术所形成铸锭的纯度较低，良率较差。分析其原因在于：

目前半导体靶材用铸锭的铸造工艺主要包括：将真空熔炼后的熔融金属经流槽流入耐高温的铸造工具(例如：中空铸型)内，经冷凝后，得到预设直径的铸锭。

其中，所述铸造工具的内壁上涂覆有涂料层。所述涂料层的作用在于：一方面，所述涂料层可用于隔离所述铸造工具和所述熔融金属，避免所述铸造工具的内壁材料对所述熔融金属造成污染，从而避免所形成铸锭纯度下降的问题；另一方面，所述涂料层可用于作为所述铸造工具的绝热保护层，防止或减缓在铸造过程中，所述熔融金属对所述铸造工具内壁的冲蚀和热击，减少内壁的内应力，延长所述铸造工具的使用寿命。

现有在铸造工具内壁上形成涂料层的方法主要为：人工采用刷子蘸取涂料后，直接对所述内壁进行涂刷。但是，采用刷子进行涂刷的方式，难以保证对所述内壁涂刷均匀，从而容易导致所形成涂料层的厚度均一性较差，所形成涂料层的质量较差，且难以保证在所述内壁上具有良好的附着力。因此，在铸造工艺过程中，容易出现涂料层发生局部脱落的问题；涂料层的脱落，导致所述铸造工具内壁与所述熔融金属相接触，且脱落的涂料层混入所述熔融金属中，从而容易导致所述熔融金属受到污染，进而降低所形成铸锭的纯度和良率。且采用刷子进行涂刷的方法，相应对操作员工的技能要求也较高。

为了解决上述问题，本发明提供一种铸造工具的涂刷方法，所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造，包括：所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造，包括：提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁；提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料；通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。

本发明通过喷漆枪将涂料喷射至铸造工具内壁上，形成涂料层。相比采用刷子进行涂刷的方式，采用喷漆枪的方式，一方面可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的附着力；另一方面，可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的沉积均匀性；综合以上两方面，可以避免所形成涂料层发生局部脱落的问题，相应可以避免脱落的涂料层混入熔融金属中，还可以避免所述铸造工具的内壁与熔融金属相接触，从而可以避免对所述熔融金属造成污染。。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1，图1示出了本发明铸造工具的涂刷方法一实施例的流程示意图。本实施例铸造工具的涂刷方包括以下基本步骤：

步骤S10：提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁；

步骤S20：提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料；

步骤S30：通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。

下面将对本发明的具体实施例做进一步描述。

执行步骤S10，提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁。

本实施例中，所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造工艺，所述铸造工具可以为用于提供铸造工艺场所的中空铸型(例如：熔炼炉的炉体等)，还可以为用于将所述熔融金属注入中空铸型内的辅助工具(例如：流槽等)。也就是说，所述铸造工具在铸造工艺过程中，与熔融金属相接触。因此，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁。

本实施例中，所述铸造工具的材料为钢。在其他实施例中，所述铸造工具还可以为其他具有良好耐热性、耐腐蚀性和机械强度的材料。

所述熔融金属经铸造工艺后，形成溅射靶材生产用铸锭。随着溅射技术的发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量，因此对所形成铸锭的质量要求也越来越高。

由于铝的熔点较高且导电导热性较强，采用铝作为溅射靶材用材料的做法，可以使所形成溅射靶材在温度较高的溅射工艺环境下，具有良好的靶材溅射性能稳定性，因此铝成为了被广泛使用的原材料。相应的，后续与所述铸造工具相接触的熔融金属为铝液。在其他实施例中，所述熔融金属材料还可以为其他溅射靶材生产用的金属材料。

执行步骤S20，提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料。

所述喷漆枪用于容纳所述涂料，且还用于后续对所述铸造工具的内壁进行涂料喷射。本实施例中，所述喷漆枪包括涂料壶、雾化机构和喷嘴。

所述涂料壶用于容纳所述涂料；在所述喷漆枪的使用过程中，设定合理的气压大小，通过所述雾化机构将所述涂料以雾状喷射至待喷射表面上。本实施例中，所述喷漆枪用于将所述涂料以雾状喷射至所述铸造工具的内壁上。

所述涂料用于后续附着于所述铸造工具的内壁表面，以形成涂料层。所形成涂料层的作用在于：一方面，在后续铸造工艺过程中，所述涂料层可用于隔离所述铸造工具和所述熔融金属，避免所述铸造工具的内壁材料对所述熔融金属造成污染，从而避免所形成铸锭纯度下降的问题；另一方面，所述涂料层可用于作为所述铸造工具的绝热保护层，防止或减缓在铸造工艺过程中，所述熔融金属对所述铸造工具内壁的冲蚀和热击，减少内壁的内应力，延长所述铸造工具的使用寿命。

因此，为了避免在铸造过程中引入杂质元素，避免对所述熔融金属的纯度产生不良影响，所述涂料所含元素与所述熔融金属所含元素。本实施例中，所述熔融金属为铝液，因此所述涂料的材料为三氧化二铝。

三氧化二铝为较难熔化的材料，具有较好的工艺稳定性，因此可以减小在铸造工艺过程中对所述熔融金属产生不良影响的可能性。

本实施例中，所采用的喷漆枪为常规喷漆枪，对所述喷漆枪的具体描述在此不再赘述。

后续步骤包括将所述涂料喷射至所述铸造工具的内壁上，为了提高喷射效果，本实施例中，在进行喷射工艺之前，还包括：执行步骤S25：对所述铸造工具进行第一热处理。

根据热胀冷缩原理，对所述铸造工具的内壁进行涂料喷射之前，通过对所述铸造工具进行加热，有利于提高后续涂料在所述内壁上的附着能力，从而有利于提高所形成涂料层与所述内壁的结合能力。

本实施例中，对所述铸造工具进行第一热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第一热处理。

通过所述第一热处理，在对所述铸造工具进行加热的同时，还可以起到对所述铸造工具进行干燥以形成干燥内壁的效果，从而为后续喷射涂料提供良好的界面态。

需要说明的是，所述第一热处理的步骤中，所述第一热处理的工艺温度不宜过高，也不宜过低。如果工艺温度过低，难以起到提高后续涂料附着能力的效果；如果工艺温度过高，容易对所述铸造工具的材料特性产生不良影响，甚至造成所述铸造工具的损坏或变形等影响。为此，本实施例中，所述第一热处理的工艺温度为150℃至250℃。

还需要说明的是，所述第一热处理的工艺时间不宜过短，也不宜过长。如果所述工艺时间过短，则对所述铸造工具进行加热的效果不明显；如果所述工艺时间过长，在达到热处理效果后反而浪费工艺时间和工艺成本，且容易增加工艺风险。为此，本实施例中，工艺时间为1小时至2小时。

执行步骤S30：通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。

本实施例中，所述涂料的材料为三氧化二铝，因此所述涂料层的材料也相应为三氧化二铝。

需要说明的是，为了避免杂质元素的引入，所述涂料层的材料还可以为高纯三氧化二铝。

本实施例中，为了提高所形成涂料层的质量，提高喷射效果，采用所述喷漆枪，对所述内壁至少进行一次喷射工艺。

具体地，形成涂料层的步骤包括：采用所述喷漆枪，对所述内壁进行第一喷射工艺，形成初始涂料层；采用所述喷漆枪，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺，形成涂料层。

通过所述第一喷射工艺，使整个内壁上涂覆有所述涂料，从而为后续形成厚度均一性较好的涂料层提供工艺基础。本实施例中，当目测整个内壁上均涂覆有涂料时，停止所述第一喷射工艺。

具体地，所述喷漆枪涂料壶内的涂料经所述雾化机构后，由喷嘴喷射至所述铸造工具的内壁表面。

本实施例中，采用压送式送料的方式喷射所述涂料；在所述第一喷射工艺过程中，设定合理的气压大小，通过所述雾化机构将所述涂料以雾状喷射至所述内壁上。

需要说明的是，所采用的气压大小影响雾化质量，即影响喷射出的涂料在所述内壁上的附着效果。所采用气压不宜过小，也不宜过大。如果所述气压过小，则雾化效果较差；如果所述气压过大，容易导致喷涂效果下降，所形成涂料层容易发生脱落问题。为此，本实施例中，所采用的气压范围为4Mpa至6Mpa。

其中，所述第一喷射工艺的工艺时间以及所述涂料的流量根据所述内壁的表面积大小而定。在固定涂料流量和气压大小的情况下，所述内壁的表面积越大，所述第一喷射工艺的工艺时间也相应越长，且所述涂料的流量与所述工艺时间相互配合设定，从而可以在提高喷涂效率的同时，提高喷涂效果。

本实施例中，所述喷漆枪的使用原理与现有技术相同，对所述喷漆枪使用原理的具体描述在此不再赘述。

需要说明的是，为了固化所述涂料，提高所形成的初始涂料层在所述内壁上的附着力，为后续进行第二喷射工艺提供工艺基础，对所述内壁进行第一喷射工艺后，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第二热处理。通过所述第二热处理，不仅可以以起到烘焙的作用，使所述涂料固化为初始涂料层，还可以使所形成初始涂料层较好地附着于所述铸造工具的内壁上。。

本实施例中，对所述铸造工具进行第二热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第二热处理。

所述第二热处理的步骤中，所述第二热处理的工艺温度不宜过高，也不宜过低。如果工艺温度过低，则难以起到烘焙的作用，所形成的初始涂料层在所述内壁上的附着能力较差，或相应需增加热处理的工艺时间以达到烘焙效果；如果工艺温度过高，容易导致所述涂料的固化速度过快，反而容易对所形成初始涂料层的质量造成不良影响，增加工艺风险。为此，本实施例中，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃。

还需要说明的是，所述第二热处理的工艺时间不宜过短，也不宜过长。如果所述工艺时间过短，则对所述涂料进行烘焙的效果不明显；如果所述工艺时间过长，在达到热处理效果后反而浪费工艺时间和工艺成本，且容易增加工艺风险。为此，本实施例中，工艺时间为0.5小时至1小时。

本实施例中，形成所述初始涂料层后，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺，形成涂料层。

具体地，通过目测的方式，对相对其他区域厚度较小的初始涂料层位置处再次喷射涂料，从而使所形成涂料层的厚度均一性较好，有利于提高所形成涂料层的质量，以及在所述内壁上的附着能力，从而可以较好地发挥所述涂料层在铸造工艺过程中的作用。

对所述第二喷射工艺的描述请参考前述第一喷射工艺的相应描述，在此不再赘述。

需要说明的是，为了固化所述涂料，提高所形成涂料层在所述内壁上的附着力，对所述内壁进行第二喷射工艺后，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第三热处理。通过所述第三热处理，不仅可以以起到烘焙的作用，使所述涂料固化，以形成涂料层，还可以使所形成涂料层较好地附着于所述铸造工具的内壁上。

对所述第三热处理的描述和分析请参考前述第二热处理的相应描述，在此不再赘述。

本实施例中，对所述铸造工具进行第三热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第三热处理，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为20分钟至40分钟。

本实施例中，通过喷漆枪将涂料喷射至铸造工具内壁上，形成涂料层。相比采用刷子进行涂刷的方式，采用喷漆枪的方式，一方面可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的附着力；另一方面，可以提高所喷射出的涂料在所述内壁上的沉积均匀性；综合以上两方面，可以避免所形成涂料层发生局部脱落的问题，相应可以避免脱落的涂料层混入熔融金属中，还可以避免所述铸造工具的内壁与熔融金属相接触，从而可以避免对所述熔融金属造成污染。

虽然本发明己披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种铸造工具的涂刷方法，所述铸造工具用于对熔融金属进行铸造，其特征在于，包括：

提供铸造工具，所述铸造工具具有与熔融金属相接触的内壁；

提供喷漆枪，所述喷漆枪内具有涂料；

通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上，形成涂料层。

2.如权利要求1所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，所述涂料所含元素与所述熔融金属所含元素相同。

3.如权利要求1或2所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，所述熔融金属为铝液；所述涂料的材料为三氧化二铝。

4.如权利要求1所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，提供铸造工具后，将所述涂料喷设至所述内壁上之前，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第一热处理。

5.如权利要求4所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，对所述铸造工具进行第一热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第一热处理，所述第一热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为1小时至2小时。

6.如权利要求1所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，通过喷漆枪将所述涂料喷射至所述内壁上的步骤中，采用所述喷漆枪，对所述内壁至少进行一次喷射工艺。

7.如权利要求6所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，形成涂料层的步骤包括：采用所述喷漆枪，对所述内壁进行第一喷射工艺，形成初始涂料层；

采用所述喷漆枪，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺，形成涂料层。

8.如权利要求7所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，对所述内壁进行第一喷射工艺后，进行第二喷射工艺之前，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第二热处理。

9.如权利要求8所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，对所述铸造工具进行第二热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第二热处理，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为0.5小时至1小时。

10.如权利要求7所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，对厚度较小的初始涂料层位置处进行第二喷射工艺后，所述涂刷方法还包括：对所述铸造工具进行第三热处理。

11.如权利要求10所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，对所述铸造工具进行第三热处理的步骤包括：将所述铸造工具置于密封高温烘箱中进行第三热处理，所述第二热处理的工艺温度为150℃至250℃，工艺时间为20分钟至40分钟。

12.如权利要求1所述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，所述喷漆枪包括涂料壶、雾化机构和喷嘴，所述涂料位于所述涂料壶内；将所述涂料喷设至所述内壁上的步骤中，所述涂料壶内的涂料经所述雾化机构后，由喷嘴喷射至所述铸造工具的内壁表面。

13.如权利要求12述的铸造工具的涂刷方法，其特征在于，将所述涂料喷设至所述内壁上的步骤中，采用的气压范围为4Mpa至6Mpa。