CN110090992A

CN110090992A - 一种平面靶材的加工方法

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Publication number: CN110090992A
Application number: CN201910522209.7A
Authority: CN
Inventors: 黄宇彬; 蔡新志; 童培云; 于金凤; 朱刘
Original assignee: Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd
Current assignee: Vital Thin Film Materials Guangdong Co Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2019-08-06

Abstract

本发明涉及靶材制造技术领域，尤其涉及一种平面靶材的加工方法。所述平面靶材的加工方法，包括以下步骤：A)在铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽，得到平面靶材的工装；B)将所述工装与待加工的平面靶材的背板贴合固定；C)对所述待加工的平面靶材的侧面依次进行粗加工和精加工；所述粗加工和精加工的过程中，采用无水乙醇作为冷却液；D)对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工。采用本发明提供的加工方法得到的平面靶材外形精度较优，表面粗糙度较低。实验表明，采用本发明提供的加工方法得到的平面靶材符合尺寸公差，可以实现不超过0.03mm的外形精度，且平面靶材的粗糙度Ra不超过0.8。

Description

一种平面靶材的加工方法

技术领域

本发明涉及靶材制造技术领域，尤其涉及一种平面靶材的加工方法。

背景技术

平面靶材主要是指具有一定厚度的圆形靶材及矩形靶材，使用熔炼或者热喷涂法制作。熔炼或者热喷涂工序完成后，需要把表面的氧化层、气孔缺陷去除，还需要达到指定的公差尺寸，才能用于溅射。

目前对于大尺寸靶材(大尺寸指长度大于2m，宽度大于250mm)的制作；来说，表面粗糙度很难达到Ra<1.6，而表面粗糙度不仅会影响美观性，而且影响溅射过程中的利用率。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种平面靶材的加工方法，加工后的平面靶材外形精度较优，表面粗糙度较低。

本发明提供了一种平面靶材的加工方法，包括以下步骤：

A)在铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽，得到平面靶材的工装；

B)将所述工装与平面靶材的背板贴合固定；

C)对所述平面靶材的侧面依次进行粗加工和精加工；所述粗加工和精加工的过程中，采用无水乙醇作为冷却液；

D)对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工。

优选的，步骤B)中，所述平面靶材的背板平整度为：每100mm小于0.05mm。

优选的，步骤B)中，所述平面靶材的背板和所述工装通过螺栓固定。

优选的，步骤B)中，所述平面靶材的背板和所述工装通过夹板固定。

优选的，步骤B)中，所述贴合固定后，工装与平面靶材的背板的贴合度为：每100mm小于0.05mm。

优选的，步骤B)中，所述贴合固定在铣床工作台上进行；

所述贴合固定后，平面靶材的背板长度方向与所述铣床工作台的X轴平行，跳动不超过0.02mm。

优选的，步骤C)中，所述粗加工和精加工均采用端面铣刀；

粗加工的过程中，端面铣刀的转速为280～350rpm，切削进刀量为0.3～1mm/刀；

精加工的过程中，端面铣刀的转速为700～850rpm，切削进刀量为0.1～0.15mm/刀。

优选的，步骤D)中，所述上表面加工采用盘铣刀；

所述上表面加工过程中，盘铣刀的转速为200～300rpm。

优选的，步骤D)中，所述上表面加工过程中，通过雾化无水乙醇对所述上表面加工的区域进行冷却；

所述雾化的压力为0.15～0.3MPa；无水乙醇的流量为3～6L/h。

优选的，步骤D)中，所述上表面加工完成后，还包括去除靶材加工面上的毛刺。

本发明提供了一种平面靶材的加工方法，包括以下步骤：A)在铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽，得到平面靶材的工装；B)将所述工装与待加工的平面靶材的背板贴合固定；C)对所述待加工的平面靶材的侧面依次进行粗加工和精加工；所述粗加工和精加工的过程中，采用无水乙醇作为冷却液；D)对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工。本发明提供的加工方法中，铝材质工装的使用，可避免破坏或刮损背板，更可快速装夹不同类型的靶材，不再使用铣床工作台作为主要固定面，更有利于排屑和废料回收，提高加工效率。采用无水乙醇作为冷却液可以避免靶材表面氧化以及混入杂质，同时，无水乙醇的易挥发特性使得无水乙醇在加工过程中就可以挥发完毕，且无水乙醇的消耗量较低。采用本发明提供的加工方法得到的平面靶材外形精度较优，表面粗糙度较低。

实验结果表明，采用本发明提供的加工方法得到的平面靶材符合尺寸公差，可以实现不超过0.03mm的外形精度，且平面靶材的粗糙度Ra不超过0.8。

附图说明

图1为本发明的一个实施例提供的平面靶材的工装结构图；

图2为本发明的一个实施例提供的平面靶材的背板结构；

图3为本发明的一个实施例提供的粗加工切削轨迹；

图4为本发明的一个实施例提供的精加工切削轨迹；

图5为本发明的一个实施例提供的上表面加工的铣削轨迹；

图6为本发明的另一个实施例提供的平面靶材的背板结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明提供了一种平面靶材的加工方法，包括以下步骤：

B)将所述工装与平面靶材的背板贴合固定；

D)对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工。

在本发明的实施例中，平面靶材可以通过浇铸或者是喷涂得到，本发明对此并无特殊的限制。在本发明的某些实施例中，通过浇铸或者是喷涂得到平面靶材的过程中，留出大于或者等于3mm的加工余量。

在本发明的某些实施例中，所述平面靶材在开始加工前，需要将浇铸过程中作为保护作用的高温胶布去除，注意只去除靶材背板底部的高温胶布，防止造成测量贴合度的误差。而平面靶材的四个侧面以及顶部的高温胶布均需要保留，在加工过程中起到保护的作用。

在本发明的某些实施例中，所述平面靶材的背板平整度为：每100mm小于0.05mm。具体的，每隔100mm取点检测，不满足贴合条件需要将背板使用液压机进行矫平至满足条件为止。

在本发明的实施例中，所述平面靶材包括大尺寸平面靶材，具体的，可以是长度大于2m、宽度大于250mm的大尺寸平面靶材。本发明对所述大尺寸平面靶材的厚度并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述大尺寸平面靶材的厚度为6～30mm。在本发明的某些实施例中，所述平面靶材的长度为3m或5m，宽度为260mm或300mm。

在平面靶材的加工中，先制备靶材的专用工装：在铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽，得到平面靶材的工装。

具体的，优选为：将铝材料覆盖于整个铣床工作台，在所述铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽，得到平面靶材的工装。

在本发明的某些实施例中，所述铝材料为铝板。

本发明中，零件固定槽优选为T型槽，用于配套T型螺母以及螺丝来固定工件，或者是配套压板来固定工件。本发明对所述冷却液沟槽的形状并无特的限制，采用本领域技术人员熟知的冷却液沟槽的形状即可。

在本发明的某些实施例中，在所述铝材料上加工出冷却液沟槽和零件固定槽后，还包括清理铝材质上的颗粒和碎屑。

得到平面靶材的工装后，将所述工装与平面靶材的背板贴合固定。在本发明的实施例中，所述贴合固定在铣床工作台上进行。具体的，利用行车将平面靶材吊装至铣床工作台上，视靶材背板样式选择固定方式。

在本发明的某些实施例中，所述平面靶材的背板和所述工装通过螺栓固定。具体的，背板设置有用于固定的孔，使用适当直径与长度的304内六角螺栓将背板固定在所述工装上。

在本发明的某些实施例中，所述平面靶材的背板和所述工装通过夹板固定。具体的，背板上不设置任何可以固定的孔，需用8～12个304材质的夹板将背板压紧在所述工装上。

在本发明的实施例中，所述贴合固定后，工装与平面靶材的背板的贴合度为：每100mm小于0.05mm。具体的，可以使用塞尺量取背板与工装间的贴合度，若贴合度不满足，则需要检查铝工装表面是否清洁干净，背板的底部高温胶布是否完全去除后再重新固定，直至检测贴合度合格为止。

在本发明的某些实施例中，所述贴合固定后，平面靶材的背板长度方向与所述铣床工作台的X轴平行，跳动不超过0.02mm。

贴合固定完成后，对所述平面靶材的侧面依次进行粗加工和精加工。具体的，对所述平面靶材的四个侧面依次进行粗加工和精加工。

在本发明的某些实施例中，粗加工和精加工前，还包括：用端面铣刀轻轻进给靠近靶材的长度和宽度方向两个侧面，直至轻轻加工出痕迹然后按当前坐标设置为X、Y加工坐标，再按照同样方法从上而下靠近靶材顶面，直至加工出刀痕时设置为Z轴坐标。这种操作有利于减小加工误差。

在本发明的实施例中，所述粗加工采用端面铣刀。粗加工的过程中，端面铣刀的转速为280～350rpm，切削进刀量为0.3～1mm/刀。

在本发明的实施例中，所述精加工采用端面铣刀。精加工的过程中，端面铣刀的转速为700～850rpm，切削进刀量为0.1～0.15mm/刀。

所述粗加工和精加工的过程中，采用无水乙醇作为冷却液，防止加工时产生的热量产生切削瘤、表面粗糙度不达标等加工缺陷。

具体的，优选通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却。所述雾化的压力为0.15～0.3MPa。无水乙醇的流量为3～6L/h。

四个侧面加工完成后，对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工，得到加工后的平面靶材。

在本发明的实施例中，所述上表面加工采用盘铣刀；所述上表面加工过程中，盘铣刀的转速为200～300rpm。

本发明中，可以根据靶材宽度的0.5～1.5倍选取铣刀盘直径。

在本发明的某些实施例中，所述上表面加工过程中，通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却。所述雾化的压力为0.15～0.3MPa。无水乙醇的流量为3～6L/h。

本发明对刀具的材质并无特殊的限制，优选为硬质合金材质。

在本发明的某些实施例中，所述上表面加工完成后，还包括去除靶材加工面上的毛刺。具体的，优选采用硬质合金倒角刀去除靶材加工面上的毛刺。

在本发明的某些实施例中，所述上表面加工完成后，还包括：将固定背板的夹板或者螺栓取下，使得背板处于活动状态，并撕开所有粘结的高温胶布，用1000目砂纸将背板打磨光滑。注意不得打磨到靶材区域。

至此加工完成，可以进入打包阶段。

通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却，可以最大限度节省能源，与水冷2m³/h的水流量比较而言，无水乙醇消耗量较低(2L/h)。

同时，本发明提供的平面靶材的加工方法适用于大尺寸平面靶材的加工。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种平面靶材的加工方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

以下实施例所用的原料均为一般市售。

实施例1

平面靶材通过浇铸得到(长度为3m，宽度为260mm)，并且留出了3mm的加工余量。

去除靶材背板底部的高温胶布，而平面靶材的四个侧面以及顶部的高温胶布均保留。

平面靶材的背板平整度为：每100mm小于0.05mm。

先制备靶材的专用工装：将铝板覆盖于整个铣床工作台，在所述铝材料上加工出冷却液沟槽和T型槽，清理铝材质上的颗粒和碎屑，得到平面靶材的工装(如图1所示，图1为本发明的一个实施例提供的平面靶材的工装结构图)。

所述平面靶材的背板设置有用于固定的孔(如图2所示，图2为本发明的一个实施例提供的平面靶材的背板结构)，使用适当直径与长度的304内六角螺栓将背板固定在所述工装上。

使用塞尺量取背板与工装间的贴合度，满足每100mm小于0.05mm，若贴合度不满足，则需要检查铝工装表面是否清洁干净，背板的底部高温胶布是否完全去除后再重新固定，直至检测贴合度合格为止。

用端面铣刀轻轻进给靠近靶材的长度和宽度方向两个侧面，直至轻轻加工出痕迹然后按当前坐标设置为X、Y加工坐标，再按照同样方法从上而下靠近靶材顶面，直至加工出刀痕时设置为Z轴坐标。

使用端面铣刀按照如图3和图4所示轨迹沿靶材四个侧面加工，切削高度根据靶材厚度而定，粗加工(Rough)使用低转速350rpm，切削进刀量0.8mm每次，精加工(Finish)使用高转速800rpm，切削进刀量0.15mm每刀。加工过程中通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却，所述雾化的压力为0.15MPa。无水乙醇的流量为3L/h，防止加工时产生的热量产生切削瘤、表面粗糙度不达标等加工缺陷。图3为本发明的一个实施例提供的粗加工切削轨迹。图4为本发明的一个实施例提供的精加工切削轨迹。

四个侧面加工完成后，换盘铣刀进行上表面加工，可以根据靶材宽度的0.5倍选取铣刀盘直径，盘铣刀的转速为200rpm。如图5进行铣削轨迹，对整个靶材上表面进行加工。图5为本发明的一个实施例提供的上表面加工的铣削轨迹。所述上表面加工过程中，通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却。所述雾化的压力为0.15MPa。无水乙醇的流量为3L/h。

上表面加工完成后，采用硬质合金倒角刀去除靶材加工面上的毛刺。将螺栓取下，使得背板处于活动状态，并撕开所有粘结的高温胶布，用1000目砂纸将背板打磨光滑，得到加工后的平面靶材。

根据标准GB 11337-1989《平面度误差检测》，对加工后的平面靶材进行检测，实验结果表明，加工后的平面靶材的外形精度为0.03mm，平面靶材的粗糙度Ra为0.8。

实施例2

平面靶材通过浇铸得到(长度为5m，宽度为300mm)，并且留出了3mm的加工余量。

平面靶材的背板平整度为：每100mm小于0.05mm。

先制备靶材的专用工装：将铝板覆盖于整个铣床工作台，在所述铝材料上加工出冷却液沟槽和T型槽，清理铝材质上的颗粒和碎屑，得到平面靶材的工装。

所述平面靶材的背板上不设置任何可以固定的孔(如图6所示，图6为本发明的另一个实施例提供的平面靶材的背板结构)，用10个304材质的夹板将背板压紧在所述工装上。

使用端面铣刀按照如图3和图4所示轨迹沿靶材四个侧面加工，切削高度根据靶材厚度而定，粗加工(Rough)使用低转速280rpm，切削进刀量0.3mm每次，精加工(Finish)使用高转速700rpm，切削进刀量0.1mm每刀。加工过程中通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却，所述雾化的压力为0.3MPa。无水乙醇的流量为6L/h，防止加工时产生的热量产生切削瘤、表面粗糙度不达标等加工缺陷。

四个侧面加工完成后，换盘铣刀进行上表面加工，可以根据靶材宽度的1.5倍选取铣刀盘直径，盘铣刀的转速为300rpm。如图5进行铣削轨迹，对整个靶材上表面进行加工。所述上表面加工过程中，通过雾化无水乙醇对所述加工的区域进行冷却。所述雾化的压力为0.3MPa。无水乙醇的流量为6L/h。

根据标准GB 11337-1989《平面度误差检测》，对加工后的平面靶材进行检测，，实验结果表明，加工后的平面靶材的外形精度为0.027mm，平面靶材的粗糙度Ra为0.618。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种平面靶材的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

B)将所述工装与平面靶材的背板贴合固定；

D)对所述精加工后的平面靶材进行上表面加工。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤B)中，所述平面靶材的背板平整度为：每100mm小于0.05mm。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤B)中，所述平面靶材的背板和所述工装通过螺栓固定。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤B)中，所述平面靶材的背板和所述工装通过夹板固定。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤B)中，所述贴合固定后，工装与平面靶材的背板的贴合度为：每100mm小于0.05mm。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤B)中，所述贴合固定在铣床工作台上进行；

7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤C)中，所述粗加工和精加工均采用端面铣刀；

8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤D)中，所述上表面加工采用盘铣刀；

所述上表面加工过程中，盘铣刀的转速为200～300rpm。

9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤D)中，所述上表面加工过程中，通过雾化无水乙醇对所述上表面加工的区域进行冷却；

所述雾化的压力为0.15～0.3MPa；无水乙醇的流量为3～6L/h。

10.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，步骤D)中，所述上表面加工完成后，还包括去除靶材加工面上的毛刺。