CN109706345B - 一种旋转靶材合金及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于低辐射玻璃镀膜技术领域，公开了一种旋转靶材合金及其加工方法，旋转靶材合金由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌34.5～94％，锡5～60％，镍0.5～2％，锑0.3～1.5％，锆0.2～2％，加工步骤为：上述合金制成直径为1～2.5毫米的线材，然后通过电弧喷涂的工艺在背衬管上制作靶体，最终制成靶材；也可以把合金熔化后通过铸造成型的方法制造靶体，再将靶体与背衬管焊接组装成靶材。本发明在传统锡锌二元合金基础上引入了，锑、镍、铬等元素，最终通过磁控溅射的工艺在玻璃基体与银层之间制作一层介质膜，大幅提高了银层与玻璃基体之间的结合力及连接强度，满足了汽车工业对于低辐射玻璃的工艺性能要求。

Description

一种旋转靶材合金及其加工方法

技术领域

本发明涉及低辐射玻璃镀膜技术领域，具体为一种旋转靶材合金及其加工方法。

背景技术

外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分，占建筑物能耗的50％以上。相关研究表明，玻璃内表面的传热以辐射为主，占58％，这意味着要从改变玻璃的性能来减少热能的损失，最有效的方法是抑制其内表面的辐射。普通浮法玻璃的辐射率高达0.84，当镀上一层以银为基础的低辐射薄膜后，其辐射率可降至0.1以下。因此，用Low-e玻璃制造建筑物门窗，可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递，达到理想的节能效果。通俗的说，Low-e玻璃在夏天可以把外界太阳光热量反射回去，降低室内温升；而在冬天不让室内的热量通过玻璃释放到室外，保持室内温暖，从而达到节能目的，与此同时对可见光有较高的透过率，确保室内采光。因此，近年来，Low-E玻璃广泛用于建筑行业、汽车工业和家电行业，如装配门窗、炉门、冷藏柜门或做高级建筑物的幕墙，不仅可以减少照明、室内取暖设备和空调等设备的能量消耗，而且可以减少燃料燃烧时放出的CO₂量，保护环境。

由于Low-E玻璃的功能层—银膜与玻璃之间结合强度低，所以在银膜与玻璃之间需要制作一层过渡层，即，介质层，用来增加功能银层与玻璃之间的结合力，一般使用锡、锌或锡锌合金，镀膜后再氧化形成氧化锌锡的镀层。但在需要对玻璃进行镀膜后热弯曲加工的情况下，传统的锡、锌及锡锌合金形成的氧化锌锡的镀层也满足不了要求。例如：汽车挡风玻璃在生产过程中要进行650℃以上热弯处理，镀有普通Low-E膜的玻璃在高温热处理时，由于氧化锌锡膜层与玻璃结合的牢固度不理想，导致镀层脱落，产品报废，大幅降低了产品的成品率。因此需要对传统的锡锌合金介质膜的成分进行改良，以提高诸如汽车玻璃之类的需要热弯曲加工的玻璃成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转靶材合金及其加工方法，采用合金制成靶材，最终通过磁控溅射的工艺在玻璃基体与银层之间制作一层介质膜，提高银层与玻璃基体之间的连接强度，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，其特征在于，靶体部分重量组成为：锌34.5～94％，锡5～60％，镍0.5～2％，锑0.3～1.5％，锆0.2～2％。

进一步地，靶体部分重量组成为：锌94％，锡5％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％。

进一步地，靶体部分重量组成为：锌92.5％，锡5％，镍1％，锑0.7％，锆0.8％。

进一步地，靶体部分重量组成为：锌91％，锡5％，镍1.5％，锑1.1％，锆1.4％。

进一步地，靶体部分重量组成为：锌89.5％，锡5％，镍2％，锑1.5％，锆2％。

进一步地，靶体部分重量组成为：靶体部分重量组成为：锌64％，锡35％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％。

进一步地，所述的锑、镍及锆分别以锌锑、锌镍、锌锆中间合金的形式引入。

本发明提供另一种技术方案为：一种旋转靶材合金的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：首先通过传统方式制成直径为1～2.5毫米的线材，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体；

步骤2：靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体；

步骤3：将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的旋转靶材合金及其加工方法，本发明在传统锡锌二元合金基础上引入了，锑、镍、铬等元素，最终通过磁控溅射的工艺在玻璃基体与银层之间制作一层介质膜，大幅提高了银层与玻璃基体之间的结合力及连接强度，制成的低辐射玻璃热弯加工时，热弯曲角度可以达到50～90度，满足了汽车工业对于低辐射玻璃的工艺性能要求。

具体实施方式

以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中：一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，其特征在于，靶体部分重量组成为：锌34.5～94％，锡5～60％，镍0.5～2％，锑0.3～1.5％，锆0.2～2％。总的杂质含量不超过0.05％，锑、镍及锆分别以锌锑、锌镍、锌锆中间合金的形式引入。

合金元素的作用如下：

锑氧化产物为三氧化二锑，可以缓解传统的氧化锌氧化锡介质层与玻璃基体(二氧化硅)之间的晶格失配，减小介质层与基体玻璃结合处的畸变应力，从而增强介质层与玻璃基体的结合强度(镀膜与基体晶格失配越大，畸变应力越大，镀膜在应力作用下越容易剥落)；镍元素与氧的亲和力不太高，这使得合金膜氧化后形成的介质膜中保存着少量的金属镍，这大大增加了后续的镀银层与介质膜之间的亲和力；锆元素引入后，在介质膜中最终以氧化锆的形式存在，氧化锆具备相变增韧与微裂纹增韧等多种增韧机制，赋予了氧化锆陶瓷材料较高的韧性，俗称陶瓷钢，是氧化物陶瓷中韧性最好的材料，少量的氧化锆存在于介质层中有利于提高介质层的韧性，使玻璃在热弯曲成型过程中介质层不会由于韧性不足发生破裂。

实施例1

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌94％，锡5％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例2

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌92.5％，锡5％，镍1％，锑0.7％，锆0.8％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例3

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌91％，锡5％，镍1.5％，锑1.1％，锆1.4％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例4

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌89.5％，锡5％，镍2％，锑1.5％，锆2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例5

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌64％，锡35％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例6

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌62.5％，锡35％，镍1％，锑0.7％，锆0.8％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例7

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌61％，锡35％，镍1.5％，锑1.1％，锆1.4％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例8

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌59％，锡35％，镍2％，锑1.5％，锆2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例9

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌39％，锡60％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例10

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌37.5％，锡60％，镍1％，锑0.7％，锆0.8％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例11

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌36％，锡60％，镍1.5％，锑1.1％，锆1.4％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

实施例12

一种旋转靶材合金，由背衬管和靶体两部分组成，靶体部分重量组成为：锌34.5％，锡60％，镍2％，锑1.5％，锆2％，首先通过传统方式制成Φ1.6毫米的丝材后，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体，靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体，将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。

对比例1：靶体重量组成为：95％锌、5％锡，通过熔化成均一的熔体后铸造成型的方法制备靶体，然后将靶体与背衬管焊接组装，制得靶材。

对比例2：靶体重量组成为：65％锌、35％锡，制成Φ1.6的丝材后，通过电弧喷涂的方式在背衬管上喷涂靶体，制得靶材。

对比例:3：靶体重量组成为：40％锌、60％锡，通过熔化成均一的熔体后铸造成型的方法制备靶体，然后将靶体与背衬管焊接组装，制得靶材。

上述实施例和对比例的使用效果列表如下：

表1、不同组分实施例与对比例的使用效果对比表

表1中各例的镀膜玻璃最大可弯曲角度数据获得方法如下：用上述实施例和对比例得到靶材通过磁控溅射的方法在玻璃基体上制备金属合金膜，然后氧化成介质膜，再磁控溅射镀银膜(功能膜)，最后再堵上一层保护膜，该玻璃在工艺规定的热弯温度下使用专用完全试验模具进行弯曲，以不生镀膜破裂为判断标准，获得最大可弯曲的角度。

研究表明：对于低辐射玻璃(Low-E玻璃)，传统的锡锌二元合金靶材制备的介质膜不能提供足够的银层与玻璃基体的结合力，玻璃热弯成型时，热弯曲角度超过35度时，发生镀膜层的剥落。

综上所述：本发明提出的旋转靶材合金及其加工方法，本发明在传统锡锌二元合金基础上引入了，锑、镍、铬等元素，最终通过磁控溅射的工艺在玻璃基体与银层之间制作一层介质膜，大幅提高了银层与玻璃基体之间的结合力及连接强度，制成的低辐射玻璃热弯加工时，热弯曲角度可以达到50～90度，满足了汽车工业对于低辐射玻璃的工艺性能要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种玻璃镀膜用旋转靶材，由背衬管和靶体两部分组成，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌34.5～94％，锡5～60％，镍0.5～2％，锑0.3～1.5％，锆0.2～2％的合金。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌94％，锡5％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％的合金。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌92.5％，锡5％，镍1％，锑0.7％，锆0.8％的合金。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌91％，锡5％，镍1.5％，锑1.1％，锆1.4％的合金。

5.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌89.5％，锡5％，镍2％，锑1.5％，锆2％的合金。

6.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，靶体部分是重量组成为：锌64％，锡35％，镍0.5％，锑0.3％，锆0.2％的合金。

7.根据权利要求1所述的一种玻璃镀膜用旋转靶材，其特征在于，所述的锑、镍及锆分别以锌锑、锌镍、锌锆中间合金的形式引入。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的玻璃镀膜用旋转靶材的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：首先通过传统方式制成直径为1～2.5毫米的线材，然后通过电弧喷涂的方法在背衬管上喷涂靶体；

S2：靶体合金先制成成分均匀的合金锭，然后熔化后通过铸造的方法制得靶体；

S3：将靶体与背衬管焊接组装制得靶材。