CN108118326B - 一种3．87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法，包括：在机床上装夹好3.87m的不锈钢背管，并调整好不锈钢背管的跳动范围；用常规清理工序对不锈钢背管的表面进行光洁处理后，通过机床使不锈钢背管低速旋转，再用砂纸对不锈钢背管的表面作进一步的处理，并用丙酮或酒精清洗，完成不锈钢背管的表面处理；在大气条件下，利用PCS‑1000冷喷涂设备高压产生的高温气体清理不锈钢背管的表面，并实现不锈钢背管的预热；设置喷涂工艺参数；利用机床使不锈钢背管高速旋转，通过喷枪将高纯铜粉末喷涂到不锈钢背管的表面形成高纯铜涂层，完成3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造。本发明的工序简单，效率高，涂层成分纯度高，涂层结合强度高，制造成本低。

Description

一种3．87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法
技术领域
本发明涉及一种采用PCS-1000冷喷涂技术在3.87m不锈钢背管上喷涂纯铜旋转靶材的增材制造方法。
背景技术
PCS-1000冷喷涂技术由于具有高压粒子速度快，涂层结合强度高，涂层致密，而且在大气条件下涂层增材的效率高、涂层不易产生氧化和其他杂质污染，涂层成分纯度高、涂层致密等优点，特别适合于实现一些易氧化和涂层致密、涂层纯度要求较高的金属实现增材制造。目前，3.87m不锈钢背管做高纯铜靶材通常是采用冷等静压、粉末冶金或铸造方法，但是这些方法容易导致高纯铜的成分污染及氧化，而且需要采用模具，在制造过程中还受设备腔体的限制，因此这些方法存在制造成本高，效率低，不锈钢背管与高纯铜的结合强度不高等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种工序简单，效率高，涂层结合强度高，涂层成分纯度高，无须模具，不受设备腔体限制的3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一、在机床上装夹好3.87m的不锈钢背管，并调整不锈钢背管的跳动不超过0.01mm；
步骤二、用常规清理工序对不锈钢背管的表面进行光洁处理后，通过机床使不锈钢背管低速旋转，再用砂纸对不锈钢背管的表面作进一步的处理，并用丙酮或酒精清洗，完成不锈钢背管的表面处理；
步骤三、在大气条件下，利用PCS-1000冷喷涂设备高压产生的高温气体清理不锈钢背管的表面并实现不锈钢背管的预热，预热温度为80℃；
步骤四、设置PCS-1000冷喷涂设备的喷涂工艺参数；
步骤五、利用机床使不锈钢背管以300r/min高速旋转，开启送粉器和喷枪冷却水，通过PCS-1000冷喷涂设备的喷枪将纯度为99.9%的高纯铜粉末喷涂到不锈钢背管的表面形成高纯铜涂层，当高纯铜涂层达到所需厚度后，完成3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造。
其中，上述喷涂工艺参数为：喷距20～30mm，气体流量2000 Sccm，气体压力5Mpa，气体温度1500℃，喷枪嘴与不锈钢背管成90度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明由于采用PCS-1000冷喷涂设备在大气环境下通过高压送粉系统对3.87m不锈钢背管的表面进行高压高温气体清理和预热，高压高温气体清理使不锈钢背管的表面洁净如新，从而达到提高涂层结合强度的效果，预热则提高了不锈钢背管与铜涂层的结合力。而且，采用PCS-1000冷喷涂技术来实现增材制造，不需要采用模具，也不受设备腔体制造的限制，并且喷涂过程中避免了高纯铜的成分污染及氧化，确保了涂层成分具有较高的纯度，从而有效提高了产品质量。本发明的工序简单、效率高、制造成本低。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为不锈钢背管与高纯铜涂层的结合示意图。
图2为PCS-1000冷喷涂技术增材制造3.87m高纯铜旋转靶材的示意图。
具体实施方式
本发明所述3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法，具体如下：
首先，选用直径为163mm、长度为3.87m的不锈钢背管；
接着，在机床上装夹好不锈钢背管，并调整不锈钢背管的跳动不超过0.01mm；
接着，用常规清理工序对不锈钢背管的表面进行光洁处理后，通过机床使不锈钢背管绕其轴线以70r/min低速旋转，再用砂纸对不锈钢背管的表面作进一步的处理，并用丙酮或酒精清洗，完成不锈钢背管的表面处理；
接着，在大气条件下，利用PCS-1000冷喷涂设备高压产生的高温气体清理不锈钢背管的表面，并实现不锈钢背管的预热，预热温度为80℃；
然后，设置PCS-1000冷喷涂设备的喷涂工艺参数：喷距20～30mm，气体流量2000Sccm，气体压力5Mpa，气体温度1500℃，喷枪嘴与不锈钢背管成90度（如图2所示）；
最后，利用机床使不锈钢背管绕其轴线以300r/min高速旋转，开启送粉器和喷枪冷却水，通过PCS-1000冷喷涂设备的喷枪将纯度为99.9%的高纯铜粉末喷涂到不锈钢背管的表面形成高纯铜涂层，当高纯铜涂层的厚度达到6mm后，完成3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造。经测试，涂层结合强度达到90Mpa，涂层成分纯度达到99.5%。
不锈钢背管与高纯铜涂层的结合如图1所示。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (2)

1.一种3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在机床上装夹好3.87m的不锈钢背管，并调整不锈钢背管的跳动不超过0.01mm；
步骤二、用常规清理工序对不锈钢背管的表面进行光洁处理后，通过机床使不锈钢背管低速旋转，再用砂纸对不锈钢背管的表面作进一步的处理，并用丙酮或酒精清洗，完成不锈钢背管的表面处理；
步骤三、在大气条件下，利用PCS-1000冷喷涂设备高压产生的高温气体清理不锈钢背管的表面并实现不锈钢背管的预热，预热温度为80℃；
步骤四、设置PCS-1000冷喷涂设备的喷涂工艺参数；
步骤五、利用机床使不锈钢背管以300r/min高速旋转，开启送粉器和喷枪冷却水，通过PCS-1000冷喷涂设备的喷枪将纯度为99.9%的高纯铜粉末喷涂到不锈钢背管的表面形成高纯铜涂层，当高纯铜涂层达到所需厚度后，完成3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造。
2.根据权利要求1所述3.87m高纯铜旋转靶材的增材制造方法，其特征在于上述喷涂工艺参数为：喷距20～30mm，气体流量2000Sccm，气体压力5Mpa，气体温度1500℃，喷枪嘴与不锈钢背管成90度。
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