CN111496366A - 一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装及焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装及焊接工艺。本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，包括机台和挡板，所述机台和所述挡板之间设置有至少两个固定板；所述机台与所述固定板之间、相邻两个所述固定板之间、所述固定板与所述挡板之间形成空间用于放置待焊接高纯铝靶材。将本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，效率提升200％，大大的提升了焊接产能。

Description

一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装及焊接工艺
技术领域
本发明属于电子束焊接领域，具体涉及一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装及焊接工艺。
背景技术
高纯溅射铝靶材选用铝合金背板材料，利用其硬度高、不易发生变形的特点，且铝合金材质较高纯铝材料价格低廉。通常，靶材工厂使用电子束焊机将高纯铝与铝合金焊接在一起。
高纯溅射铝靶材用采用电子束焊接技术将高纯铝与低纯铝合金背板通过电子束提供的能量将铝材料瞬间熔化后凝固，使其牢牢焊接在一起。其中，高纯铝用于物理气相沉积溅射用，铝合金背板用于固定在物理气相沉积机台真空腔内，铝合金材质背板不参与溅射只起到固定作用。
现有电子束焊接机每一批次只能焊接一枚高纯溅射用铝靶材，因电子束焊接机焊接采用高真空环境，每次焊接前都要重新将焊接腔内抽至高真空状态，抽真空时间长。除去抽真空的等待时间，每小时只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材，产能严重受阻，只能花费较大费用购买新设备解决产能问题。
CN100450694C公开了一种真空电子束焊接方法，依次包括如下步骤：(1)焊前准备：清洗靶材和背板，并将其移至真空室内进行隔离抽真空；(2)预热焊缝；(3)施行第一次真空电子束焊接；(4)把完成步骤(3)的靶材组件进行真空保温；(5)施行第二次真空电子束焊接；(6)淬火：对完成步骤(5)的靶材组件取出真空室，进行急冷淬火。与现有技术相比，本发明的优点在于在施行完第一次真空电子束焊接后进行真空保温，促使热影响区的H原子大部分富集于焊缝并形成气孔，再施行第二次真空电子束焊接去除这些气孔，同时，对焊接完毕的靶材组件进行急冷淬火也防止少量剩余的H原子扩散形成气孔，从而能有效控制最终靶材组件焊缝中的气孔率。但是，该发明的真空电子束焊接方法采用的工装每小时只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材，焊接效率有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装及焊接工艺，将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，效率提升200％，大大的提升了焊接产能。
本发明的目的之一在于提供一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装，包括机台和挡板，所述机台和所述挡板之间设置有至少两个固定板；所述机台与所述固定板之间、相邻两个所述固定板之间、所述固定板与所述挡板之间形成空间用于放置待焊接高纯铝靶材。
本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，通过固定板的使用，将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，相对于现有技术中不使用固定板，除去抽真空的等待时间，每小时只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材，而本发明每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材的焊接，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，效率提升200％，大大的提升了焊接产能。
其中，所述待焊接高纯铝靶材由所述高纯铝板与所述铝合金板通过电子束焊接组成。
其中，所述高纯铝板为圆饼状；优选地，所述高纯铝板为5N5高纯铝板。
其中，所述铝合金板为圆环状，由第一铝合金圆环和第二铝合金圆环组成；所述第二铝合金圆环的外径大于所述第一铝合金圆环的外径；所述第一铝合金圆环的外径与所述高纯铝板的直径相同；优选地，所述铝合金板为铝硅合金板。
其中，所述固定板包括固定板本体，所述固定板本体的外周设置有凸台；所述固定板本体与所述凸台形成台阶，用于卡接所述高纯铝板或所述铝合金板；优选地，所述固定板为6系铝合金板。
其中，所述挡板为圆饼状；优选地，所述挡板为6系铝合金板。
其中，所述机台为圆饼状；优选地，所述机台包括机台本体，所述机台本体的中间设置有凸台，所述机台本体与所述凸台形成台阶，用于卡接所述铝合金板，所述凸台的直径与所述第一铝合金圆环的内径相同。
作为本发明的优选方案，高纯溅射用靶材电子束焊接工装包括从上至下依次设置的挡板、第一固定板、第二固定板和机台；所述挡板与所述第一固定板之间设置有第一待焊接高纯铝靶材；所述第一固定板与所述第二固定板之间设置有第二待焊接高纯铝靶材；所述第二固定板与所述机台之间设置有第三待焊接高纯铝靶材；所述挡板与所述第一待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板连接；所述第一待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述第一固定板的上端卡接；所述第二待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述第一固定板的下端卡接；所述第二待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板与所述第一固定板的上端卡接；所述第三待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板与所述第二固定板的上端卡接；所述第三待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述机台的上端卡接。
本发明的目的之二在于提供一种采用目的之一所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装的焊接工艺，包括如下步骤：
将所述高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空，所述待焊接高纯铝靶材在所述机台的转动下旋转，对准所述高纯铝板与所述铝合金板的连接处打电子束，实现所述高纯铝板与所述铝合金板的焊接。
优选地，抽真空后的真空度为6×10-2～7×10-2Pa；例如抽真空后的真空度为6×10-2Pa、6.1×10-2Pa、6.2×10-2Pa、6.3×10-2Pa、6.4×10-2Pa、6.5×10-2Pa、6.6×10-2Pa、6.7×10-2Pa、6.8×10-2Pa、6.9×10-2Pa、7×10-2Pa等。
优选地，所述电子束的束流为40～60A，例如电子束的束流为40A、41A、42A、43A、44A、45A、46A、47A、48A、49A、50A、51A、52A、53A、54A、55A、56A、57A、58A、59A、60A等；打电子束的时间为40～60s，例如打电子束的时间为40s、41s、42s、43s、44s、45s、46s、47s、48s、49s、50s、51s、52s、53s、54s、55s、56s、57s、58s、59s、60s等。选择上述电子束的条件，可以将焊材的材料融化并实现焊缝之间的连接，并保证较佳的焊接效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，通过固定板的使用，将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，相对于现有技术中不使用固定板，除去抽真空的等待时间，每小时只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材，而本发明每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材的焊接，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，效率提升200％，大大的提升了焊接产能。
附图说明
图1为本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装的结构示意图；
图2为本发明的固定板的结构示意图；
图3为本发明的待焊接高纯铝靶材的结构示意图；
图4为图3的待焊接高纯铝靶材的铝合金板的结构示意图；
图5为本发明的对比例的高纯溅射用靶材电子束焊接工装的结构示意图；附图标记如下：
1-挡板；2-待焊接高纯铝靶材；21-高纯铝板；22-铝合金板；221-第一铝合金圆环；222-第二铝合金圆环；3-固定板；31-固定板本体；32-凸台；4-机台。
具体实施方式
下面结合附图1-5，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，包括机台4和挡板1，机台4和挡板1之间设置有至少两个固定板3；机台4与固定板3之间、相邻两个固定板3之间、固定板3与挡板1之间形成空间用于放置待焊接高纯铝靶材2。
本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，通过固定板的使用，将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，相对于现有技术中不使用固定板，除去抽真空的等待时间，每小时只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材，而本发明每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材的焊接，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，效率提升200％，大大的提升了焊接产能。
如图2所示，固定板3包括固定板本体31，固定板本体31的外周设置有凸台32；固定板本体31与凸台32形成台阶，用于卡接高纯铝板或铝合金板；优选地，固定板3为6系铝合金板。
如图3所示，待焊接高纯铝靶材2由高纯铝板21与铝合金板22通过电子束焊接组成。其中，高纯铝板21为溅射用部分，铝合金板22为安装固定部分。高纯铝板为圆饼状；优选地，高纯铝板为5N5高纯铝板。
如图4所示，铝合金板22为圆环状，由第一铝合金圆环221和第二铝合金圆环222组成；第二铝合金圆环222的外径大于第一铝合金圆环221的外径；第一铝合金圆环221的外径与高纯铝板21的直径相同；优选地，铝合金板22为铝硅合金板。
其中，挡板1为圆饼状；优选地，挡板1为6系铝合金板。机台4为圆饼状；优选地，机台4包括机台本体，机台本体的中间设置有凸台，机台本体与凸台形成台阶，用于卡接铝合金板，凸台的直径与第一铝合金圆环的内径相同。
作为优选方案，本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，包括从上至下依次设置的挡板1、第一固定板、第二固定板和机台4；挡板1与第一固定板之间设置有第一待焊接高纯铝靶材；第一固定板与第二固定板之间设置有第二待焊接高纯铝靶材；第二固定板与机台4之间设置有第三待焊接高纯铝靶材；挡板1与第一待焊接高纯铝靶材的高纯铝板连接；第一待焊接高纯铝靶材的铝合金板与第一固定板的上端卡接；第二待焊接高纯铝靶材的铝合金板与第一固定板的下端卡接；第二待焊接高纯铝靶材的高纯铝板与第一固定板的上端卡接；第三待焊接高纯铝靶材的高纯铝板与第二固定板的上端卡接；第三待焊接高纯铝靶材的铝合金板与机台4的上端卡接。
需要说明的是，前述从上至下只是方便描述位置关系设定的，使用时将工装旋转90°后变成从左至右，电子束是从工装的上部打下来的，即电子束的方向与待焊接高纯铝靶材的设置方向平行，用于将铝合金板和高纯铝板之间的焊缝焊接好，与对比例的从左至右的描述一致。
本发明的高纯溅射用靶材电子束焊接工艺，包括如下步骤：将所述高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空，所述待焊接高纯铝靶材在所述机台的转动下旋转，对准所述高纯铝板与所述铝合金板的连接处打电子束，实现所述高纯铝板与所述铝合金板的焊接。
实施例
本实施例的一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装，包括从上至下依次设置的挡板1、第一固定板、第二固定板和机台4；挡板1与第一固定板之间设置有第一待焊接高纯铝靶材；第一固定板与第二固定板之间设置有第二待焊接高纯铝靶材；第二固定板与机台4之间设置有第三待焊接高纯铝靶材。
其中，挡板1与第一待焊接高纯铝靶材的高纯铝板连接；第一待焊接高纯铝靶材的铝合金板与第一固定板的上端卡接；第二待焊接高纯铝靶材的铝合金板与第一固定板的下端卡接；第二待焊接高纯铝靶材的高纯铝板与第一固定板的上端卡接；第三待焊接高纯铝靶材的高纯铝板与第二固定板的上端卡接；第三待焊接高纯铝靶材的铝合金板与机台4的上端卡接。
将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空，真空度为6×10-2Pa，待焊接高纯铝靶材在机台的转动下旋转，对准高纯铝板与铝合金板的连接处打电子束，电子束的束流为50A，打电子束的时间为50s，实现高纯铝板与铝合金板的焊接。
每一次抽真空可完成3枚高纯溅射用铝靶材，以1小时为例，可焊接6枚高纯溅射用铝靶材，相对于对比例的焊接效率提升200％，大大的提升了焊接产能。
对比例
本对比例的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，为现有技术的工装，如图5所示，其不含固定板，包括从左至右依次设置的机台4、待焊接高纯铝靶材2和挡板1。
将高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空焊接，真空度为6×10-2Pa，待焊接高纯铝靶材在机台的转动下旋转，对准高纯铝板与铝合金板的连接处打电子束，电子束的束流为50A，打电子束的时间为50s，实现高纯铝板与铝合金板的焊接。
本对比例的工装焊接时每小只能焊接2枚高纯溅射用铝靶材。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，包括机台和挡板，所述机台和所述挡板之间设置有至少两个固定板；所述机台与所述固定板之间、相邻两个所述固定板之间、所述固定板与所述挡板之间形成空间用于放置待焊接高纯铝靶材。
2.根据权利要求1所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述待焊接高纯铝靶材由所述高纯铝板与所述铝合金板通过电子束焊接组成。
3.根据权利要求2所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述高纯铝板为圆饼状；
优选地，所述高纯铝板为5N5高纯铝板。
4.根据权利要求2或3所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述铝合金板为圆环状，由第一铝合金圆环和第二铝合金圆环组成；
所述第二铝合金圆环的外径大于所述第一铝合金圆环的外径；
所述第一铝合金圆环的外径与所述高纯铝板的直径相同；
优选地，所述铝合金板为铝硅合金板。
5.根据权利要求4所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述固定板包括固定板本体，所述固定板本体的外周设置有凸台；
所述固定板本体与所述凸台形成台阶，用于卡接所述高纯铝板或所述铝合金板；
优选地，所述固定板为6系铝合金板。
6.根据权利要求4所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述挡板为圆饼状；
优选地，所述挡板为6系铝合金板。
7.根据权利要求4所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，所述机台为圆饼状；
优选地，所述机台包括机台本体，所述机台本体的中间设置有凸台，所述机台本体与所述凸台形成台阶，用于卡接所述铝合金板，所述凸台的直径与所述第一铝合金圆环的内径相同。
8.根据权利要求1-7之一所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装，其特征在于，包括从上至下依次设置的挡板、第一固定板、第二固定板和机台；所述挡板与所述第一固定板之间设置有第一待焊接高纯铝靶材；所述第一固定板与所述第二固定板之间设置有第二待焊接高纯铝靶材；所述第二固定板与所述机台之间设置有第三待焊接高纯铝靶材；
所述挡板与所述第一待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板连接；所述第一待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述第一固定板的上端卡接；所述第二待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述第一固定板的下端卡接；所述第二待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板与所述第一固定板的上端卡接；所述第三待焊接高纯铝靶材的所述高纯铝板与所述第二固定板的上端卡接；所述第三待焊接高纯铝靶材的所述铝合金板与所述机台的上端卡接。
9.一种高纯溅射用靶材电子束焊接工艺，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工装。
10.根据权利要求9所述的高纯溅射用靶材电子束焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺包括如下步骤：
将所述高纯溅射用靶材电子束焊接工装置于电子束焊接腔体中抽真空，所述待焊接高纯铝靶材在所述机台的转动下旋转，对准所述高纯铝板与所述铝合金板的连接处打电子束，实现所述高纯铝板与所述铝合金板的焊接；
优选地，抽真空后的真空度为6×10-2～7×10-2Pa；
优选地，所述电子束的束流为40～60A；打电子束的时间为40～60s。
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