CN110016576A - 锡铜合金靶生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及靶材生产工艺领域，特别是涉及一种锡铜合金靶生产工艺，包括以下步骤，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料，复磅，装炉，开炉，功率开至15～25KW加温预热，加温30分钟后，增加功率35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率50～60KW，直至锡锭熔化，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化，继续搅拌使熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将浮渣捞出，将加热炉功率调到10～20KW，搅拌使熔融液体均匀，并调温，浇铸，保温、静置、排渣，冷却，随后出炉去模具，对靶管机加工，对成品进行C‑scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E‑10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金靶。本发明提供一种稳定性好、纯度高的锡铜合金靶生产工艺。

Description

锡铜合金靶生产工艺
技术领域
本发明涉及靶材生产工艺领域，特别是涉及一种锡铜合金靶生产工艺。
背景技术
磁控溅射镀膜，与传统的化学镀、电镀、蒸发镀膜相比，有着显著的薄膜品质上的优势，电磁场的精确控制，极大的提高了镀膜过程的精确控制和薄膜的成膜质量。薄膜技术随着磁控溅射技术的广泛应用蓬勃发展，从low-E玻璃，手机外壳，到太阳能电池，显示面板和芯片，磁控溅射镀膜在功能镀层、装饰镀层和集成电路等方方面面都发挥着不可替代的作用。靶材作为磁控溅射的源材料，在品种和数量上都快速的增长，根据客户的使用需求，不断有新的靶材被研发出来，靶材的需求量，也逐年翻倍增长。根据客户的使用和制程需求，薄膜需要满足电阻率、腐蚀系、颜色光泽、透光波段透光率等许多方面的性能要求，相应的需求的靶材涉及的元素和组元比例也各不相同，根据特殊的材料成分和技术要求，靶材的生产考察诸多工艺方式的优缺点，来确定最佳的工艺方法。
金属浇铸是是现代装置制造工业的基础工艺之一，是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进模具里，经冷却凝固处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。金属浇铸是将通过熔炼的金属液体浇入浇铸模具内，经冷却凝固获得所需形状的零件的制作过程。制造成本低、工艺灵活性大而且可以获得形状复杂的铸件和大型的铸件，因此在机械零件的制造中被广泛应用。
在合金靶浇铸成型过程中，需要将锡铜加热混合后进行浇铸，传统浇铸不足在于，熔融金属温度高，容易在混料过程中容易出现安全问题，人工操作风险大，难度大，操作精度难控制，品质难保证，产品批次稳定性差，其中操作精度问题，严重影响产品品质和成品率。浇注位置、浇注速度影响熔融金属的流动轨迹对合金均匀性、温度分布和冷却收缩过程都有很大的影响。需要对此进行精确计算，来优化工艺控制过程稳定性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种稳定性好、纯度高的锡铜合金靶生产工艺。
本发明采用如下技术方案：
锡铜合金靶生产工艺，包括以下步骤，
S1，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料；
S2，复磅：按实际物料复磅，并做记录；
S3，装炉：检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内；
S4，开炉：将加热炉的功率开至15～25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50～60KW，直至锡锭全部熔化；
S5，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化；
S6，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出；
S7，将加热炉功率调到10～20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温；
S8，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸；
S9，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却，随后出炉去模具；
S10，根据靶材图纸，对靶管进行机加工；
S11，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶。
对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S8中，所述浇铸温度为250～350℃。
对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S9中，所述冷却方法为水冷冷却或风冷冷却中的一种，并冷却至室温。
对上述技术方案的进一步改进为，在步骤S6中，所述除气剂为脱水氯化锌、氯化锰、氯化铁、四氯化碳中的一种。
对上述技术方案的进一步改进为，所述铜采用边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状金属铜。
本发明的有益效果：
1、本发明包括以下步骤，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料，按实际物料复磅，并做记录，检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内，将加热炉的功率开至15～25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50～60KW，直至锡锭全部熔化，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出，将加热炉功率调到10～20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却，随后出炉去模具，根据靶材图纸，对靶管进行机加工，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶，锡铜合金的导电率和热导率性能优异，并经过以上步骤生产，锡铜靶材组织细密均匀，有效提高了纯度，镀膜性能稳定，实用性强。
2、在步骤S8中，浇铸温度为250～350℃，在此温度区间内，有效确保锡铜合金的浇铸，保证锡铜靶材组织细密均匀，纯度高，实用性强。
3、在步骤S9中，冷却方法为水冷冷却或风冷冷却中的一种，并冷却至室温，有效提高冷却效率，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
4、在步骤S6中，除气剂为脱水氯化锌、氯化锰、氯化铁、四氯化碳中的一种，进一步提高成品纯度，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
5、铜采用边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状金属铜，铜与锡相比，铜含量低很多，为了确保铜分散均匀，铜的原材料采用，边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状，装炉前经过表面抛光，去除表面的杂质和吸附物。薄片状，与熔融液体的接触面较大，熔化和合金化界面大，有利于融液整体的均匀一致。铜的密度是8.96，不同状态的锡的密度是5.75-7.28，锡熔融后，加入铜薄片，薄片的以45°角倾斜加入，延长铜片的滑入和接触时间，更利于铜均匀分散。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一：
锡铜合金靶生产工艺，包括以下步骤，
S1，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料；
S2，复磅：按实际物料复磅，并做记录；
S3，装炉：检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内；
S4，开炉：将加热炉的功率开至15～25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50～60KW，直至锡锭全部熔化；
S5，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化；
S6，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出；
S7，将加热炉功率调到10～20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温；
S8，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸；
S9，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却，随后出炉去模具；
S10，根据靶材图纸，对靶管进行机加工；
S11，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶。
在步骤S8中，浇铸温度为250～350℃，在此温度区间内，有效确保锡铜合金的浇铸，保证锡铜靶材组织细密均匀，纯度高，实用性强。
在步骤S9中，冷却方法为水冷冷却或风冷冷却中的一种，并冷却至室温，有效提高冷却效率，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
在步骤S6中，除气剂为脱水氯化锌、氯化锰、氯化铁、四氯化碳中的一种，进一步提高成品纯度，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
铜采用边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状金属铜，铜与锡相比，铜含量低很多，为了确保铜分散均匀，铜的原材料采用，边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状，装炉前经过表面抛光，去除表面的杂质和吸附物。薄片状，与熔融液体的接触面较大，熔化和合金化界面大，有利于融液整体的均匀一致。铜的密度是8.96，不同状态的锡的密度是5.75-7.28，锡熔融后，加入铜薄片，薄片的以45°角倾斜加入，延长铜片的滑入和接触时间，更利于铜均匀分散。
本发明包括以下步骤，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料，按实际物料复磅，并做记录，检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内，将加热炉的功率开至15KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50KW，直至锡锭全部熔化，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到15KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出，将加热炉功率调到10KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸，浇铸温度为250℃，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却至室温，随后出炉去模具，根据靶材图纸，对靶管进行机加工，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率为5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶，锡铜合金的导电率和热导率性能优异，并经过以上步骤生产，锡铜靶材组织细密均匀，有效提高了纯度，镀膜性能稳定，实用性强。
实施例二：
锡铜合金靶生产工艺，包括以下步骤，
S1，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料；
S2，复磅：按实际物料复磅，并做记录；
S3，装炉：检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内；
S4，开炉：将加热炉的功率开至15～25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50～60KW，直至锡锭全部熔化；
S5，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化；
S6，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出；
S7，将加热炉功率调到10～20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温；
S8，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸；
S9，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却，随后出炉去模具；
S10，根据靶材图纸，对靶管进行机加工；
S11，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶。
在步骤S8中，浇铸温度为250～350℃，在此温度区间内，有效确保锡铜合金的浇铸，保证锡铜靶材组织细密均匀，纯度高，实用性强。
在步骤S9中，冷却方法为水冷冷却或风冷冷却中的一种，并冷却至室温，有效提高冷却效率，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
在步骤S6中，除气剂为脱水氯化锌、氯化锰、氯化铁、四氯化碳中的一种，进一步提高成品纯度，保证锡铜靶材组织细密均匀，实用性强。
铜采用边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状金属铜，铜与锡相比，铜含量低很多，为了确保铜分散均匀，铜的原材料采用，边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状，装炉前经过表面抛光，去除表面的杂质和吸附物。薄片状，与熔融液体的接触面较大，熔化和合金化界面大，有利于融液整体的均匀一致。铜的密度是8.96，不同状态的锡的密度是5.75-7.28，锡熔融后，加入铜薄片，薄片的以45°角倾斜加入，延长铜片的滑入和接触时间，更利于铜均匀分散。
本发明包括以下步骤，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料，按实际物料复磅，并做记录，检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内，将加热炉的功率开至25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至60KW，直至锡锭全部熔化，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出，将加热炉功率调到20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸，浇注温度为350℃，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却至室温，随后出炉去模具，根据靶材图纸，对靶管进行机加工，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率小于5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶，锡铜合金的导电率和热导率性能优异，并经过以上步骤生产，锡铜靶材组织细密均匀，有效提高了纯度，镀膜性能稳定，实用性强。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.锡铜合金靶生产工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1，提供锡锭和铜，按需求计算比例配料；
S2，复磅：按实际物料复磅，并做记录；
S3，装炉：检查水电，清洗坩埚内壁，检查无杂物后装炉，将锡锭加进坩埚内；
S4，开炉：将加热炉的功率开至15～25KW加温预热，并做开炉记录，加温至30分钟后，增加功率至35～45KW，待坩埚底部开始有金属融化时，增加功率至50～60KW，直至锡锭全部熔化；
S5，往坩埚内加入铜，并搅拌至铜全部熔化；
S6，继续搅拌使合金熔融液体均匀，将加热炉功率调到10～25KW，加入除气剂，并将漂浮在熔融液体表面的氧化皮及杂物浮渣捞出；
S7，将加热炉功率调到10～20KW，使用搅拌棒搅拌使合金熔融液体均匀，并调温；
S8，将坩埚内的合金熔融液体倒入模具中，进行浇铸；
S9，对模具进行保温、静置、排渣操作，然后进行冷却，随后出炉去模具；
S10，根据靶材图纸，对靶管进行机加工；
S11，对靶材成品进行C-scan扫描，检测内部无气孔、裂纹等组织缺陷，经氦质谱检漏仪检漏，漏率≤5×10E-10Pa·m3/s，得到合格锡铜合金旋转靶。
2.根据权利要求1所述的锡铜合金靶生产工艺，其特征在于：在步骤S8中，所述浇铸温度为250～350℃。
3.根据权利要求1所述的锡铜合金靶生产工艺，其特征在于：在步骤S9中，所述冷却方法为水冷冷却或风冷冷却中的一种，并冷却至室温。
4.根据权利要求1所述的锡铜合金靶生产工艺，其特征在于：在步骤S6中，所述除气剂为脱水氯化锌、氯化锰、氯化铁、四氯化碳中的一种。
5.根据权利要求1所述的锡铜合金靶生产工艺，其特征在于：所述铜采用边长为25～35mm、厚度为3～5mm的薄片状金属铜。
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