CN110394603A - 一种金属旋转靶材及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属旋转靶材及其制备方法和应用，属于集成电路和平面显示制造技术领域。本发明提供的金属旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：将金属板坯依次进行铣削、轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯；将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯；将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。本发明提供的制备方法能够有效地提高靶材的组织均匀性，极大地提高靶材利用率，且靶材致密度高，内部无缺陷，成品率高，制造成本低。

Description

一种金属旋转靶材及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及集成电路和平面显示制造技术领域，尤其涉及一种金属旋转靶材及其制备方法和应用。

背景技术

近些年来，随着集成电路(IC)及显示技术的发展，金属及其合金溅射靶材的应用获得了很大的进展，是互连线薄膜、阻挡层薄膜、薄膜晶体管(TFT)及触摸屏(TP)等集成电路与显示器件制备过程中的关键材料。目前在集成电路中常使用铝及铝合金、铜及铜合金作为互连线材料。此外，常采用铜靶材在介质层材料刻槽中沉积沉淀阻挡层材料以及铜籽层。在TFT及TP行业，通常在基板上沉积一层薄膜当做通道区，而金属及其合金靶材作为显示行业的镀膜材料，常用于玻璃基板上导电层薄膜的镀膜工艺。

目前，大多数磁控溅射镀膜使用的靶材属于平面靶，但是其靶材利用率很低，仅有占总质量30％左右的材料被利用；与此相比较，旋转靶的材料利用率可达到80％左右，相比于平面靶大幅提升。此外，使用旋转靶材的生产线效率普遍高于平面靶材镀膜生产线10％左右，且旋转靶材使用周期是平面靶材的3倍左右，减少了靶材更换次数，更加有利于设备维护。近年来，TFT-LCD发展速度尤为迅猛，TFT-LCD生产线的更新换代日益频繁，液晶显示屏的屏幕尺寸逐渐增大，平均每换代一次玻璃基板面积增加2倍左右，如果采用平面靶材，则需增大靶材尺寸，而采用旋转靶材，显示屏的宽度由金属及其合金旋转靶材的长度决定，而屏幕在长度方向上没有约束。因此，采用磁控溅射旋转靶材，保证了生产薄膜均匀性，降低了生产成本，增加了靶材利用率，很大程度上提高了磁控溅射镀膜效率。随着镀膜设备更新换代，平面靶材必然被旋转靶材逐步替代。

旋转靶材是磁控的靶材，靶材做成圆筒型的，里面装有静止不动的磁体，以慢速转动。现有技术常通过热挤压工艺与冷喷涂技术来生产金属及合金旋转靶材。中国专利CN201711187569.3提出一种高纯铝旋转靶材的制造方法，其具体步骤如下：选取高纯铝圆锭，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；然后进行校直、退火处理；选取铝合金为靶材端头材料，并进行表面处理；将高纯铝管坯铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。但该方法在挤压穿孔过程工作条件恶劣，穿孔针受较大的压力，易造成弯曲和断裂，存在靶材成品率低的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种金属旋转靶材及其制备方法和应用。本发明制得的金属旋转靶材成品率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种金属旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：

将金属板坯依次进行轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯；

将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯；

将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。

优选地，所述金属板坯的材质包括铜、铜合金、铝或铝合金。

优选地，所述金属板坯的长度为1350～1540mm，宽度为100～120mm，厚度为75～80mm。

优选地，当所述金属板坯为铜或铜合金时，所述再结晶处理的温度为450～550℃，时间为1～2h；当所述金属板坯为铝或铝合金时，所述再结晶处理的温度为160～230℃，时间为1～2h。

优选地，所述轧制依次包括第一轧制和第二轧制；所述第一轧制的道次为3～4次，变形量为45％～55％，所述第二轧制的道次为3～5次，变形量为55％～65％。

优选地，所述对焊采用搅拌摩擦焊搅拌头；所述对焊的搅拌头旋转速度为350～450r/min，焊接速度为95～100mm/min。

优选地，所述弯曲变形的方式为滚弯成形；所述滚弯成形的方式为单轴滚。

优选地，所述绑定完成后，将所得绑定物依次进行无损探伤、检测、机加工处理和校直处理。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的金属旋转靶材，所述金属旋转靶材的外径为167～187mm，内径为125～145mm，长度为3000～4500mm。

本发明还提供了上述技术方案所述的金属旋转靶材在集成电路、薄膜晶体管和触摸屏领域中的应用。

本发明提供了一种金属旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：将金属板坯依次进行轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯；将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯；将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。本发明采用轧制和再结晶处理相结合的工艺，使金属晶粒细化，得到细小均匀的微观组织，有效地提高金属旋转靶材的塑性变形能力，且金属旋转靶材中气孔、杂质及氧含量低；采用搅拌摩擦焊接工艺，使焊缝组织与母材高度一致，有效地提高靶材的组织均匀性，极大地提高靶材利用率，且靶材致密度高，内部无缺陷，成品率高，制造成本低。实施例结果表明，本发明提供的制备方法制得的金属旋转靶材的晶粒尺寸为80μm～90μm，相对密度达到99.7％以上，成品率可达到95％左右。

且采用本发明提供的制备方法制得的金属旋转靶材具有细小均匀的微观组织，气孔、杂质及氧含量少，晶粒平均尺寸小，晶粒分布均匀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明制备金属旋转靶材的工艺流程；

图2为本发明制备金属旋转靶材时的三维模拟图；

图3为本发明采用的搅拌摩擦焊搅拌头示意图，其中，1为搅拌针，2为搅拌针根部，3为轴肩；

图4为实施例1～4制得的金属旋转靶材的显微组织图，其中，a为实施例1制得的高纯铝旋转靶材的显微组织图，b为实施例2制得的铝合金旋转靶材的显微组织图，c为实施例3制得的高纯铜旋转靶材的显微组织图，d为实施例4制得的铜合金旋转靶材的显微组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的金属旋转靶材及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明提供了一种金属旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：

将金属板坯依次进行轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯；

将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯；

将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。

本发明将金属板坯依次进行轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯。

在本发明中，所述金属板坯的材质优选包括铜、铜合金、铝或铝合金；所述金属板坯的长度优选为1350～1540mm，进一步优选为1400～1500mm，所述金属板坯的宽度优选为100～120mm，所述金属板坯的厚度优选为75～80mm；所述金属板坯的纯度优选为99.999～99.9995％。本发明对所述金属板坯的具体来源没有特殊的限定，采用本领域常规市售产品即可。

本发明优选将金属板坯进行铣削后，再进行轧制。在本发明中，所述铣削优选在数控铣床上进行；所述铣削的铣削量优选为单面0.5～0.7mm，进一步优选为单面0.6mm；所述铣削的速度优选<3m/min，进一步优选为2m/min；所述铣削的纵向厚度公差优选为±0.04mm，横向厚度公差优选为±0.002。本发明对所述铣削的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规铣削的方式即可。本发明采用铣削加工，可使金属板坯的表面平整光滑。

在本发明中，所述轧制优选依次包括第一轧制和第二轧制，所述轧制的方式优选为纵轧。在本发明中，当所述金属板坯为铜或铜合金时，所述轧制的方式优选为热轧，所述轧制优选在多辊板带轧机中进行，所述轧制的方向优选为沿金属板坯长度方向轧制；所述第一轧制的温度优选为500～600℃，进一步优选为550℃，所述第一轧制的保温时间优选为55min～60min，所述第一轧制的道次为3～4次，进一步优选为3次，所述第一轧制的变形量优选为45％～55％，进一步优选为50％；所述第二轧制的温度优选为400～500℃，进一步优选为450℃，所述第二轧制的保温时间优选为15min，所述第二轧制的道次为3～5次，进一步优选为4次，所述第二轧制的变形量优选为55％～65％，进一步优选为55％。在本发明中，所述第一轧制和第二轧制的速度独立地优选为200～225m/min，进一步优选为210m/min。本发明对所述轧制的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规轧制的方式即可。本发明采用热轧工艺可有效消除铜或铜合金板坯内部应力，细化晶粒，提高其塑性变形能力。

在本发明中，当所述金属板坯为铝或铝合金时，所述轧制的方式优选为冷轧，每次轧制道次前本发明优选将当所述金属板坯冷却至-50℃～-70℃，进一步优选为-65℃，所述冷却的方式优选为液氮或液氦冷却，所述轧制优选为在四辊冷轧机中进行，所述轧制的方向优选为沿金属板坯长度方向轧制；所述第一轧制的道次为3～4次，进一步优选为3次，所述第一轧制的变形量优选为45％～55％，进一步优选为50％；所述第二轧制的道次为3～5次，进一步优选为5次，所述第二轧制的变形量优选为55％～65％，进一步优选为60％。在本发明中，所述第一轧制和第二轧制的速度独立地优选为175～200m/min，进一步优选为185m/min。本发明对所述轧制的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规轧制的方式即可。本发明采用冷轧工艺可有效使铝或铝合金中的可使晶粒在低温下再结晶，细化晶粒，提高其塑性变形能力，提高晶粒组织均匀性。

在本发明中，当所述金属板坯为铜或铜合金时，所述再结晶处理的温度优选为450～550℃，进一步优选为500℃，所述再结晶处理的时间优选为1～2h，进一步优选为1.5h；当所述金属板坯为铝或铝合金时，所述再结晶处理的温度优选为160～230℃，所述再结晶处理的时间优选为1～2h。本发明对所述再结晶处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规再结晶处理的方式即可。本发明采用再结晶处理，有效的消除金属板坯的内应力，使金属板坯软化，减小变形与裂纹倾向，细化晶粒，改善组织，消除内部缺陷。

所述再结晶处理完成后，本发明优选将再结晶处理得到的产物冷却至室温，所述冷却方式优选为自然冷却。

在本发明中，所述车铣优选在金刚镗中进行。本发明优选通过车铣将所述再结晶处理得到的产物加工至金属旋转靶材要求的尺寸外观，且留有余量，以便后续精加工。本发明对所述车铣的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规车铣的方式即可。

得到金属靶坯后，本发明将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯。

在本发明中，所述弯曲变形的方式优选为滚弯成形；所述滚弯成形的方式优选为单轴滚。本发明对所述弯曲变形的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规弯曲变形的方式即可。

所述弯曲变形完成后，本发明优选对弯曲变形得到的合金半圆管进行校直处理，所述校直处理的方式优选为手工校直或拉伸校直。在本发明中，所述校直处理后的合金半圆管的外径优选为167～187mm，进一步优选为167mm，内径优选125～145mm，进一步优选为125mm。本发明对所述校直处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规校直处理的方式即可。

所述校直处理完成后，本发明优选对所述校直处理后的合金半圆管表面依次进行化学试剂清洗、抛光、丙酮清洗和风干。本发明对所述化学试剂的种类没有特殊的要求，采用本领域技术人员常规采用的化学试剂即可，具体的如丙酮。本发明对所述化学试剂和丙酮的具体来源没有特殊的限定，采用本领域技术常规市售产品即可。本发明对所述化学试剂清洗、抛光、丙酮清洗和风干的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规化学试剂清洗、抛光、丙酮清洗和风干的方式即可。

在本发明中，所述对焊的方向优选为轧制方向，所述对焊优选采用搅拌摩擦焊搅拌头，所述搅拌摩擦焊搅拌头的材质优选为工具钢，所述搅拌摩擦焊搅拌头的轴肩尺寸优选为25～30mm，搅拌针根部直径优选为11.5～12.5mm，搅拌针端部直径优选为8.5～9.5mm，搅拌针长度优选为28～29mm；所述对焊的搅拌头旋转速度优选为350～450r/min，所述对焊的焊接速度为95～100mm/min，所述对焊的下压量控制优选为9～10mm。本发明优选在对焊前使用刚性夹具对焊件进行夹紧固定，再对接圆筒内部充填垫板，防止焊缝开裂，并避免焊接过程中热量集中。本发明对所述对焊的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规对焊的方式即可。本发明通过采用对焊工艺，可使焊接过程中没有工件熔化，降低气孔产生的几率，且工件变形和接头残余应力小，焊缝成型良好，致密度高，符合靶材要求。

图3为本发明采用的搅拌摩擦焊搅拌头示意图，其中，1为搅拌针；2为搅拌针根部；3为轴肩。本发明通过采用图3所示的搅拌头，有效的提高对焊的效率。

得到金属管状靶坯后，本发明将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。

本发明优选对金属管状靶坯进行机加工处理后，再进行绑定。

在本发明中，所述机加工处理优选采用切削刀具对所述金属管状靶坯表面依次进行精密加工和抛光。本发明优选机加工处理至所述金属管状靶坯表面粗糙度小于Ra0.4。本发明对所述机加工处理的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规机加工处理的方式即可。本发明通过采用机加工处理，可有效提高靶材表面平整度和光滑。

本发明优选采用金属铟将所述金属管状靶坯金属化后，再进行绑定。在本发明中，所述绑定的背管优选为不锈钢，所述绑定的方式优选为压接。

所述绑定完成后，本发明优选将所得绑定物依次进行无损探伤、检测、机加工处理和校直处理，得到金属旋转靶材。

在本发明中，所述无损探伤优选为超声波无损探伤，本发明通过无损探伤处理，检测所述绑定物中靶材的内部是否存在气孔、分层、夹杂的缺陷，以及靶材与背管是否通过绑定紧密贴合，确保所述绑定物中靶材的内部缺陷尺寸不大于0.2mm。若存在缺陷，本发明优选将已绑定靶材解绑，依次进行机加工处理、绑定和无损探伤，直到靶材内部无缺陷出现为止。

在本发明中，所述检测优选为对金属旋转靶材的平均晶粒尺寸检测和纯度检测。

在本发明中，所述机加工处理的方式优选为车铣抛光。本发明通过机加工处理对产品的尺寸进行精加工。

在本发明中，所述校直处理的方式优选为自动矫直机校直。

在本发明中，所述金属旋转靶材的弯曲度优选为1.4～1.5mm/m。

得到金属旋转靶材后，本发明优选将所述金属旋转靶材依次进行清洗、干燥和真空包装。在本发明中，所述清洗的方式优选为依次采用在丙酮中浸泡过的无绒软布清洁和去离子水清洗。在本发明中，所述真空包装优选在无尘车间中进行。本发明对所述清洗、干燥和真空包装的具体操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规清洗、干燥和真空包装的方式即可。

下面结合实施例对本发明提供的金属旋转靶材及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

(1)采用99.999～99.9995％高纯铝板坯作为靶材原料，对其进行加工处理，高纯铝板坯尺寸为：长度为1400mm，宽度为120mm，厚度为75mm。所用加工方式为铣削加工，采用数控铣床对高纯铝板坯进行铣削，铣削量为单面0.5mm，铣速度小于3m/min，铣削后的精度为纵向厚度公差为±0.04mm，横向厚度公差为±0.002。

(2)将切削得到的高纯铝板坯进行冷轧，轧制方式为纵轧，冷轧机选用四辊冷轧机，具体轧制步骤为：在液氮中，将高纯铝板坯的温度冷却至-65℃，然后沿板坯长度方向进行第一轧制，轧制3道次，变形量为45％～55％；随后进行第二轧制，轧制4道次，变形量为55％～65％，第一轧制和第二轧制速度均为175m/min；

(3)将轧制后的高纯铝板坯进行再结晶退火，退火温度为230℃，保温1h，然后自然冷却至室温；

(4)对退火后高纯铝板坯采用金刚镗进行精密切削，得到形状规则的到高纯铝靶坯；

(5)对高纯铝靶坯进行弯曲变形，弯曲成形方式为滚弯成形，滚弯方式为单轴滚，滚弯之后进行校直处理，校直方式采用手工校直，得到高纯铝半圆管；

(6)对得到高纯铝半圆管表面进行化学试剂清洗，抛光，随后用丙酮清洗并风干后，采用新型搅拌摩擦焊(FSW)对高纯铝半圆管进行对焊，从而得到高纯铝管状靶坯，搅拌头旋转速度450r/min，搅拌头沿焊缝方向的焊接速度为95mm/min，下压量控制在9～10mm，焊接方向为轧制方向；

(7)采用切削刀具对得到的高纯铝管状靶坯进行精密加工和抛光；

(8)采用金属铟将步骤(7)得到的产物金属化后与不锈钢进行压接绑定，得到高纯铝管状靶坯。

(9)对高纯铝管状靶坯进行超声波无损探伤、平均晶粒尺寸及纯度检测和校直处理，使高纯铝管靶的内部缺陷尺寸不大于0.2mm，弯曲度不超过1.5mm/m、晶粒尺寸不大于100μm、纯度达到99.999％以上。

(10)最终对步骤(9)得到的高纯铝旋转靶材进行清洗，然后真空包装。

本实施例制得的高纯铝旋转靶材的含氧量小于200ppm，检测仪器为ICP(电感耦合等离子体发射光谱仪)，晶粒尺寸小于95μm，成品率为96％，相对密度大于99％。

图1为本发明制备金属旋转靶材的工艺流程，本发明通过对高纯铝板坯依次进行铣削、轧制、再结晶处理、车铣、弯曲变形、对焊、绑定后，得到高纯铝旋转靶材。

图2为本发明制备金属旋转靶材时的三维模拟图，本发明通过将高纯铝板坯依次进行弯曲变形、固定拼接和对焊后，得到高纯铝旋转靶材。

实施例2

(1)采用99.999～99.9995％铝合金板坯作为靶材原料，对其进行加工处理，铝合金板坯尺寸为：长度为1400mm，宽度为120mm，厚度为75mm。所用加工方式为铣削加工，采用数控铣床对铝合金板坯进行铣削，铣削量为单面0.5mm，铣速度小于3m/min，铣削后的精度为纵向厚度公差为±0.04mm，横向厚度公差为±0.002。

(2)将切削得到的铝合金板坯进行冷轧，轧制方式为纵轧，冷轧机选用四辊冷轧机，具体轧制步骤为：在液氮中，将铝合金板坯的温度冷却至-60℃，然后沿板坯长度方向轧制3道次，变形量为45％～55％；随后进行第二次轧制，轧制4道次，变形量为55％～65％，第一轧制和第二轧制速度为175m/min；

(3)将轧制后的铝合金板坯进行再结晶退火，退火温度为240℃，保温1h，然后自然冷却至室温；

(4)对退火后铝合金板坯采用金刚镗进行精密切削，得到形状规则的到铝合金靶坯；

(5)对铝合金靶坯进行弯曲变形，弯曲成形方式为滚弯成形，滚弯方式为单轴滚，滚弯之后进行校直处理，校直方式采用手工校直，得到铝合金半圆管；

(6)对得到铝合金半圆管表面进行化学试剂清洗，抛光，随后用丙酮清洗并风干后，采用新型搅拌摩擦焊(FSW)对铝合金半圆管进行对焊，从而得到铝合金管状靶坯，搅拌头旋转速度450r/min，搅拌头沿焊缝方向的焊接速度为90mm/min，下压量控制在9～10mm，焊接方向为轧制方向；

(7)采用切削刀具对得到的铝合金管状靶坯进行精密加工和抛光；

(8)采用金属铟将步骤(7)得到的产物金属化后与不锈钢进行压接

(9)对铝合金管状靶坯进行超声波无损探伤、平均晶粒尺寸及纯度检测和校直处理，使铝合金管靶的内部缺陷尺寸不大于0.2mm，弯曲度不超过1.5mm/m、晶粒尺寸不大于90μm、纯度达到99.999％以上。

(10)最终对步骤(9)得到的铝合金旋转靶材进行清洗，然后真空包装。

本实施例制得的铝合金旋转靶材的含氧量小于200ppm，检测方法为ICP，晶粒尺寸小于95μm，成品率为96％，相对密度为99％。

实施例3

(1)采用99.99～99.999％高纯铜板坯作为靶材原料，对其进行加工处理，高纯铜板坯尺寸为：长度为1500mm，宽度为120mm，厚度为80mm，所用加工方式为切削加工，采用数控铣床对高纯铜板坯进行铣削，铣削量为单面0.7mm，铣速度小于3m/min，铣削后的精度为纵向厚度公差为±0.04mm，横向厚度公差为±0.002。

(2)将切削得到的高纯铜板坯进行热轧，轧制方式为纵轧，热轧机选用多辊板带轧机，具体轧制步骤为：将高纯铜板坯继续第一次加热至550℃，加热时间为55min，沿板坯长度方向进行第一轧制，轧制3道次，变形量为45％～55％；接着第二次加热至450℃，加热时间为45min，沿板坯长度方向进行第二轧制，轧制4道次，变形量为55％～65％，第一轧制和第二轧制速度控制在200m/min；

(3)将轧制成的高纯铜板坯进行再结晶退火处理，退火温度为500℃，保温1.5h，然后自然冷却至室温；

(4)对退火后高纯铜板坯采用金刚镗进行精密切削，得到形状规则高纯铜靶坯；

(5)对高纯铜靶坯进行弯曲变形，弯曲成形方式为滚弯成形，滚弯方式为单轴滚，滚弯之后进行校直处理，校直方式采用手工校直，得到高纯铜半圆管；

(6)对得到高纯铜半圆管表面进行化学试剂清洗，抛光，随后用丙酮清洗并风干后，采用新型搅拌摩擦焊(FSW)对上述高纯铜半圆管进行对焊，从而得到高纯铜管状靶坯，搅拌头旋转速度350r/min，搅拌头沿焊缝方向的焊接速度为90mm/min，下压量控制在9～10mm，焊接方向为轧制方向；

(7)采用切削刀具对得到的高纯铜管状靶坯进行精密加工和抛光；

(8)采用金属铟将步骤(7)得到的产物金属化后与不锈钢进行压接绑定，得到高纯铜管状靶坯。

(9)对高纯铜管状靶坯进行超声波无损探伤、平均晶粒尺寸及纯度检测和校直处理，使高纯铜管靶的内部缺陷尺寸不大于0.2mm，弯曲度不超过1.5mm/m、晶粒尺寸不大于90μm、纯度达到99.99％以上。

(10)最终对步骤(9)得到的高纯铜旋转靶材进行清洗，然后真空包装。

本实施例制得的高纯铜旋转靶材的含氧量小于250ppm，检测仪器为ICP(电感耦合等离子体发射光谱仪)，晶粒尺寸小于95μm，成品率为95％，相对密度为99％。

实施例4

(1)采用99.99～99.999％铜合金板坯作为靶材原料，对其进行加工处理，铜合金板坯尺寸为：长度为1500mm，宽度为120mm，厚度为80mm，所用加工方式为切削加工，采用数控铣床对高纯铜板坯进行铣削，铣削量为单面0.6mm，铣速度小于3m/min，铣削后的精度为纵向厚度公差为±0.04mm，横向厚度公差为±0.002。

(2)将切削得到的铜合金板坯进行热轧，轧制方式为纵轧，热轧机选用多辊板带轧机，具体轧制步骤为：将铜合金板坯继续第一次加热至500℃，加热时间为1h，沿板坯长度方向进行第一轧制，轧制3道次，变形量为45％～55％；接着第二次加热至400℃，加热时间为50min，沿板坯长度方向进行第二轧制，轧制4道次，变形量为55％～65％，第一轧制和第二轧制速度控制在200m/min；

(3)将轧制成的铜合金板坯进行再结晶退火处理，退火温度为450℃，保温1h，然后自然冷却至室温；

(4)对退火后铜合金板坯采用金刚镗进行精密切削，得到形状规则铜合金靶坯；

(5)对铜合金靶坯进行弯曲变形，弯曲成形方式为滚弯成形，滚弯方式为单轴滚，滚弯之后进行校直处理，校直方式采用手工校直，得到铜合金半圆管；

(6)对得到铜合金半圆管表面进行化学试剂清洗，抛光，随后用丙酮清洗并风干后，采用新型搅拌摩擦焊(FSW)对上述铜合金半圆管进行对焊，从而得到铜合金管状靶坯，搅拌头旋转速度350r/min，搅拌头沿焊缝方向的焊接速度为90mm/min，下压量控制在9～10mm，焊接方向为轧制方向；

(7)采用切削刀具对得到的铜合金管状靶坯进行精密加工和抛光；

(8)采用金属铟将步骤(7)得到的产物金属化后与不锈钢进行压接绑定，得到铜合金管状靶坯。

(9)对铜合金管状靶坯进行超声波无损探伤、平均晶粒尺寸及纯度检测和校直处理，使铜合金管靶的内部缺陷尺寸不大于0.2mm，弯曲度不超过1.5mm/m、晶粒尺寸不大于90μm、纯度达到99.99％以上。

(10)最终对步骤(9)得到的铜合金旋转靶材进行清洗，然后真空包装。

本实施例制得的铜合金旋转靶材的含氧量小于250ppm，检测仪器为ICP，晶粒尺寸小于90μm，成品率为96％，相对密度为99％。

图4为实施例1～4制得的金属旋转靶材的显微组织图，其中，a为实施例1制得的高纯铝旋转靶材的显微组织图，b为实施例2制得的铝合金旋转靶材的显微组织图，c为实施例3制得的高纯铜旋转靶材的显微组织图，d为实施例4制得的铜合金旋转靶材的显微组织图。从图4中可以看出，金属旋转靶材的晶粒尺寸均匀，且晶粒分布均匀，气孔少，杂质少。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属旋转靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将金属板坯依次进行轧制、再结晶处理和车铣，得到金属靶坯；

将所述金属靶坯依次进行弯曲变形和对焊，得到金属管状靶坯；

将所述金属管状靶坯与不锈钢管绑定后，得到金属旋转靶材。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属板坯的材质包括铜、铜合金、铝或铝合金。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述金属板坯的长度为1350～1540mm，宽度为100～120mm，厚度为75～80mm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述金属板坯为铜或铜合金时，所述再结晶处理的温度为450～550℃，时间为1～2h；当所述金属板坯为铝或铝合金时，所述再结晶处理的温度为160～230℃，时间为1～2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述轧制依次包括第一轧制和第二轧制；所述第一轧制的道次为3～4次，变形量为45％～55％，所述第二轧制的道次为3～5次，变形量为55％～65％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对焊采用搅拌摩擦焊搅拌头；所述对焊的搅拌头旋转速度为350～450r/min，焊接速度为95～100mm/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述弯曲变形的方式为滚弯成形；所述滚弯成形的方式为单轴滚。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绑定完成后，将所得绑定物依次进行无损探伤、检测、机加工处理和校直处理。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制得的金属旋转靶材，其特征在于，所述金属旋转靶材的外径为167～187mm，内径为125～145mm，长度为3000～4500mm。

10.权利要求9所述的金属旋转靶材在集成电路、薄膜晶体管和触摸屏领域中的应用。