CN111774437B - 一种靶材焊接后的加压整形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种靶材焊接后的加压整形方法，所述的方法包括：在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力逐级递减。采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，优先确保靶材平面度要求，再针对应力集中的中心区域加压整形，避免中心区域出现裂纹。

Description

一种靶材焊接后的加压整形方法
技术领域
本发明属于靶材整形技术领域，涉及一种靶材焊接后的加压整形方法，尤其涉及一种易脆靶材焊接后的加压整形方法。
背景技术
在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。目前，主要使用金属钽(Ta)通过物理气相沉积法(PVD)镀膜并形成阻挡层作为靶材，在溅射过程中使用磁控溅射；需要使用具有足够强度，且导热、导电性也较高的铜或铝材料作为背板材料。
将高纯度钽靶材以及铜或铝合金的背板经过加工、焊接成型，制成半导体工业所使用的把材组件后，然后安装在賊射机台上，在磁场、电场作用下有效进行溅射控制。现有溅射工艺中，靶材组件的工作环境非常恶劣，首先，把材组件工作温度高达300℃～500℃；其次，靶材组件的一侧充以冷却水强冷，而另一侧则处于10-9Pa的高真空环境下，由此在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差；同时，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。如果靶材组件中靶材与背板之间的焊接质量较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、甚至从背板脱落，不但无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会导致溅射基台损坏。
焊接是一种常规的靶材焊接方式，焊接方法简单，背板可重复利用，且焊接前后靶材尺寸几乎无变化。所谓焊接是在两种待焊接材质(母材)之间填充钎料金属，利用填充的金属熔点比母材低的特点，经加热熔化后钎料形成液态，填充接头间隙并与母材相互扩散，而实现连接的焊接方法。但由于靶材和背板在焊接后因为两种材料膨胀系数存在差异，焊接冷却后容易出现变形。靶材和背板的膨胀系数相差越大，变形也会越大。易脆靶材在与背板(一般为铜或者铝背板)焊接后出现较大变形，如果直接加压整形，靶材容易出现开裂。
CN106702333A公开了一种靶材组件的制造方法，采用扩散焊的方式在靶材与背板之间加入热膨胀系统介于两者之间的缓冲层，起到应力缓冲的作用，从而使靶材组件由高温冷却至室温时靶材和缓冲层的扩散界面应力较小，一定程度上避免了靶材的断裂，但该方法需要针对不同的靶材材料与背板材料寻找不同材质的缓冲层材料，不具有普适性。
CN108468025A公开了一种铬平面靶材热等静压处理方法，该方法通过用陶瓷珠的热形变较小和流动性，使得靶材工件的形变降到最低，减少侧弯和形变，但该方法处理方法较为复杂，且靶材仍然会出现一定程度的形变，未考虑到对后期整形方法进行改进。
CN204342868U公开了一种粉末冶金扩散焊接靶材，通过在靶材与背板之间增加过渡层的方式使焊接后的靶材整体变形小，不开裂，但该靶材在焊接后仍然会产生形变，无法直接作为溅射靶材使用。
CN110814096A公开了一种金属靶材焊接后整形方法，所述方法包括：在靶材组件的靶材上方依次设置缓冲垫和垫块，所述缓冲垫的硬度为30～60HA，抗张强度为50～100kg/cm2。
综上，焊接后靶材组件会产生一定的形变，而现有改进工艺仍然难以保障靶材的平整性以及良率，靶材变形情况改善较少，因此需要对变形后的靶材进行整形以保证靶材的平面度以及厚度均匀性。但金属靶材为粉末冶金制作或由脆性金属材料制成，如W、WSi、TiAl、TaSi、CrSi等靶材，在焊接后由于与背板材料如铝合金或者铜合金等材料存在较大的热膨胀系数差异，产生较大的变形后如直接用压机对其进行整平，则由于金属靶材的脆性容易出现开裂或微裂纹的现象，导致金属靶材无法使用。
因此，需要开发一种新的普遍适用且良率高的金属靶材焊接后的整形方法，以保证靶材的平面度以及厚度均匀性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种靶材焊接后的加压整形方法，采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，优先确保靶材平面度要求，再针对应力集中的中心区域加压整形，避免中心区域出现裂纹。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种靶材焊接后的加压整形方法，所述的方法包括：在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力逐级递减。
本发明采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，首先采用大重量大截面直径的压块对靶材表面进行全局性的初步整形，优先确保靶材平面度符合要求，随后再采用小重量小截面直径的压块对靶材中心区域进行局部整形，由于靶材中心区域的应力较为集中，在二次整形过程中可以针对特殊的应力集中区进行局部施压整形，以减小靶材的裂纹率。
需要说明的是，本发明提供的加压整形的递减级数需要根据靶材的直径确定，如果靶材直径较大，则相应提高递减级数。
作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材的下表面与背板焊接，所述靶材的上表面放置压块用于对焊接后的靶材进行加压整形，通过逐级减小压块质量实现整形压力的逐级递减。
优选地，所述的靶材与压块之间还夹设有垫块，所述的靶材、垫块和压块的轴线共线。
优选地，所述的垫块与压块均为柱状结构。
优选地，所述垫块的截面直径大于压块的截面直径。
作为本发明一种优选的技术方案，在压块质量递减的同时，所述压块的截面直径与垫块的截面直径一同逐级递减，并逐渐趋向于靶材中心。
优选地，每次递减后，所述压块的截面直径均小于垫块的截面直径。
需要说明的是，本发明提供的加压整形方法在压力逐级递减的过程中，相应的压块截面直径也相应递减，初步加压整形时，选择大质量大截面的压块对靶材的整个表面施压，压块几乎全部覆盖整个靶材表面，这一步主要用于优先确保靶材的平面度；随后再选择小质量小截面的压块对靶材的中心区域施压，这一步主要用于针对中心应力集中区域整形，避免了中心区域出现裂纹。如果靶材尺寸过大，还可选地进行多次加压整形，但需要确保每次加压整形，都要选择更小质量更小截面的压块对中心区域进行加压，并逐渐趋近于靶材的中心区域。
优选地，相邻两级压块的质量相差50～100kg，例如可以是50kg、55kg、60kg、65kg、70kg、75kg、80kg、85kg、90kg、95kg或100kg，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，相邻两级压块的截面直径相差50～150mm，例如可以是50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm或150mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的靶材为粉末冶金靶材。
优选地，所述的靶材为钽硅靶、钼硅靶、钼钛靶、钨靶、钨硅靶、铬硅靶或钛铝靶。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的垫块材质为铝或铝合金。
优选地，所述的压块材质为钢。
作为本发明一种优选的技术方案，在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，所述的加压整形方法具体包括：
在温度为T1的焊接后靶材的上表面依次层叠地同轴放置第一垫块和第一压块，对靶材进行初级加压整形直至温度降为T2；取下第一垫块和第一压块，在靶材上表面依次层叠地同轴放置第二垫块和第二压块，对靶材进行二级加压整形直至温度降至T3。
作为本发明一种优选的技术方案，T1为200～300℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，T2为80～120℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，T3为室温，进一步优选地，T3为20～30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一压块的质量记为M1，所述的第二压块的质量记为M2，M1＞M2。
优选地，所述的第一压块的质量M1与第二压块的质量M2的差值满足：50kg≤M1-M2≤100kg，例如M1-M2可以是50kg、55kg、60kg、65kg、70kg、75kg、80kg、85kg、90kg、95kg或100kg，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第一压块的质量M1为100～200kg，例如可以是100kg、110kg、120kg、130kg、140kg、150kg、160kg、170kg、180kg、190kg或200kg，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第二压块的质量M2为50～100kg，例如可以是50kg、55kg、60kg、65kg、70kg、75kg、80kg、85kg、90kg、95kg或100kg，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材的直径记为D，所述第一垫块的截面直径记为D1，所述第一压块的截面直径记为Y1，D≥D1≥Y1。
优选地，所述的靶材直径D为300mm。
优选地，所述的第一垫块的截面直径D1满足：D-50≤D1≤D，D1可以是D、(D-5)mm、(D-10)mm、(D-15)mm、(D-20)mm、(D-25)mm、(D-30)mm、(D-35)mm、(D-40)mm、(D-45)mm或(D-50)mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第一压块的截面直径Y1满足：D-100≤Y1≤D1，Y1可以是D1、(D1-10)mm、(D1-20)mm、(D1-30)mm、(D1-40)mm、(D1-50)mm、(D1-60)mm、(D1-70)mm、(D1-80)mm或(D1-90)mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述靶材的直径记为D，所述的第二垫块的截面直径记为D2，所述第一压块的截面直径记为Y2，D≥D2≥Y2，D1＞D2，Y1＞Y2。
优选地，所述的第二垫块的截面直径D2满足：D-150≤D2≤D-100，D2可以是(D-150)mm、(D-145)mm、(D-140)mm、(D-135)mm、(D-130)mm、(D-125)mm、(D-120)mm、(D-115)mm、(D-110)mm、(D-105)mm或(D-100)mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第二压块的截面直径Y2满足：D-150≤Y2≤D2。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的第一垫块的厚度记为H1，所述的第一垫块的厚度记为H1，所述的第二垫块的厚度记为H2，H1＞H2。
优选地，所述的第一垫块的厚度H1与第二垫块的厚度H2的差值满足：5mm≤H1-H2≤10mm，H1-H2可以是5.0mm、5.5mm、6.0mm、6.5mm、7.0mm、7.5mm、8.0mm、8.5mm、9.0mm、9.5mm或10.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第一垫块的厚度H1为20～40mm，例如可以是20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm、32mm、34mm、36mm、38mm或40mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的第二垫块的厚度H2为15～30mm，例如可以是15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm或30mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，首先采用大重量大截面直径的压块对靶材表面进行全局性的初步整形，优先确保靶材平面度符合要求，随后再采用小重量小截面直径的压块对靶材中心区域进行局部整形，由于靶材中心区域的应力较为集中，在二次整形过程中可以针对特殊的应力集中区进行局部施压整形，以减小靶材的裂纹率。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的加压整形过程的示意图；
图2为本发明实施例1提供的加压整形过程的示意图。
其中，1-靶材；2-背板；3-第一垫块；4-第一压块；5-第二垫块；6-第二压块。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钽硅靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为200℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为80℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第一垫块3的截面直径D1为290mm，第一垫块3的厚度H1为40mm；第一压块4的质量M1为200kg，第一压块4的截面直径Y1为250mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6(如图2所示)，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至20℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第二垫块5的截面直径D2为200mm，第二垫块5的厚度H2为30mm；第二压块6的质量M2为100kg，第二压块6的截面直径Y2为175mm。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钼硅靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为230℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为90℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第一垫块3的截面直径D1为280mm，第一垫块3的厚度H1为35mm；第一压块4的质量M1为170kg，第一压块4的截面直径Y1为240mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至23℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第二垫块5的截面直径D2为190mm，第二垫块5的厚度H2为26mm；第二压块6的质量M2为87kg，第二压块6的截面直径Y2为170mm。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例3
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钼钛靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为250℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为100℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第一垫块3的截面直径D1为270mm，第一垫块3的厚度H1为30mm；第一压块4的质量M1为150mm，第一压块4的截面直径Y1为230mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至25℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第二垫块5的截面直径D2为180mm，第二垫块5的厚度H2为22mm；第二压块6的质量M2为75kg，第二压块6的截面直径Y2为165mm。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例4
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钨靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为270℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为110℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第一垫块3的截面直径D1为260mm，第一垫块3的厚度H1为25mm；第一压块4的质量M1为130kg，第一压块4的截面直径Y1为220mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至27℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第二垫块5的截面直径D2为170mm，第二垫块5的厚度H2为18mm；第二压块6的质量M2为62kg，第二压块6的截面直径Y2为160mm。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例5
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钨硅靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为300℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为120℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第一垫块3的截面直径D1为260mm，第一垫块3的厚度H1为20mm；第一压块4的质量M1为100kg，第一压块4的截面直径Y1为210mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至30℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为300mm，第二垫块5的截面直径D2为160mm，第二垫块5的厚度H2为15mm；第二压块6的质量M2为50kg，第二压块6的截面直径Y2为155mm。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例6
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的铬硅靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈三级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为300℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为180℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为500mm，第一垫块3的截面直径D1为470mm，第一垫块3的厚度H1为40mm；第一压块4的质量M1为200mm，第一压块4的截面直径Y1为450mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至80℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为500mm，第二垫块5的截面直径D2为370mm，第二垫块5的厚度H2为30mm；第二压块6的质量M2为100mm，第二压块6的截面直径Y2为360mm；
(3)取下第二垫块5和第二压块6，在靶材1上表面依次层叠放置第三垫块和第三压块，对靶材1进行三级加压整形直至温度降至23℃；第三垫块为铝合金材质(其质量相比于第三压块可以忽略不计)，第三压块的材质为钢；靶材1的截面直径D为500mm，第三垫块的截面直径D3为270mm，第三垫块的厚度H3为20mm；第三压块的质量M3为50mm，第三压块的截面直径Y3为250mm；
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
实施例7
本实施例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，所述的加压整形方法包括：在对焊接后的钛铝靶进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈四级递减，具体包括如下步骤：
(1)如图1所示，靶材1下表面与背板2焊接，焊接后的靶材温度为300℃，靶材1的上表面依次层叠放置第一垫块3和第一压块4，对靶材1进行初级加压整形直至温度降为220℃，第一垫块3为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第一压块4的材质为钢；靶材1的截面直径D为750mm，第一垫块3的截面直径D1为730mm，第一垫块3的厚度H1为40mm；第一压块4的质量M1为350mm，第一压块4的截面直径Y1为650mm；
(2)取下第一垫块3和第一压块4，在靶材1上表面依次层叠放置第二垫块5和第二压块6，对靶材1进行二级加压整形直至温度降至150℃；第二垫块5为铝合金材质(其质量相比于第一压块4可以忽略不计)，第二压块6的材质为钢；靶材1的截面直径D为750mm，第二垫块5的截面直径D2为620mm，第二垫块5的厚度H2为30mm；第二压块6的质量M2为250mm，第二压块6的截面直径Y2为500mm；
(3)取下第二垫块5和第二压块6，在靶材1上表面依次层叠放置第三垫块和第三压块，对靶材1进行三级加压整形直至温度降至70℃；第三垫块为铝合金材质(其质量相比于第三压块可以忽略不计)，第三压块的材质为钢；靶材1的截面直径D为750mm，第三垫块的截面直径D3为500mm，第三垫块的厚度H3为20mm；第三压块的质量M3为150mm，第三压块的截面直径Y3为350mm；
(4)取下第三垫块和第三压块，在靶材1上表面依次层叠放置第四垫块和第四压块，对靶材1进行四级加压整形直至温度降至23℃；第四垫块为铝合金材质(其质量相比于第四压块可以忽略不计)，第四压块的材质为钢；靶材1的截面直径D为750mm，第四垫块的截面直径D4为350mm，第四垫块的厚度H4为15mm；第四压块的质量M4为50mm，第四压块的截面直径Y4为200mm。
整形完成后，计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
对比例1
本对比例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，与实施例1的区别在于，省去步骤(2)，同时将步骤(1)中施加的第一压块4的质量提高至300kg，第一压块4的截面直径不变。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
对比例2
本对比例提供了一种焊接后靶材的加压整形方法，与实施例1的区别在于，省去步骤(1)，并维持第二垫块5和第二压块6的尺寸及质量不变。
计算靶材1加压整形的合格率，并利用水平十字架及塞尺对加压整形前后靶材1的平面度进行检测，同时用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，具体结果如表1所示。
表1
合格率 整形前平面度 整形后平面度 裂纹率
实施例1 95％ 2.5mm 0.7mm 0％
实施例2 97％ 2.5mm 0.5mm 0％
实施例3 100％ 2.5mm 0.4mm 0％
实施例4 98％ 2.5mm 0.3mm 0％
实施例5 96％ 2.5mm 0.6mm 0％
实施例6 95％ 2.5mm 0.5mm 0％
实施例7 96％ 2.5mm 0.6mm 0％
对比例1 54％ 2.5mm 0.6mm 78％
对比例2 48％ 2.5mm 1.5mm 0％
由实施例1与对比例1的平面度和裂纹率数据可以看出，采用实施例1提供的加压整形方法整形后的靶材1平面度和裂纹率更低，合格率更高，这是由于实施例1采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，首先采用大重量大截面直径的压块对靶材1表面进行全局性的初步整形，优先确保靶材1平面度符合要求，随后再采用小重量小截面直径的压块对靶材1中心区域进行局部整形，由于靶材1中心区域的应力较为集中，在二次整形过程中可以针对特殊的应力集中区进行局部施压整形，以减小靶材1的裂纹率。反观对比例1，直接采用了大重量的压块对靶材1进行一次加压整形，虽然可以保证平面度要求，但对于中心应力集中区域的加压过大，直接造成中心区域产生裂纹。
由实施例1与对比例2的平面度和裂纹率数据可以看出，对比例2中虽然裂纹率达到要求，但平面度仍远高于实施例1，这是由于只在靶材1中心应力集中区施加小重量的压块，虽然可以防止因加压载荷过大产生裂纹，但由于载荷过小也无法达到要求的平面度标准，造成靶材1各个位置的厚度不均影响使用。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (17)

1.一种靶材焊接后的加压整形方法，其特征在于，所述的方法包括：在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力逐级递减；
所述靶材的下表面与背板焊接，所述靶材的上表面放置压块用于对焊接后的靶材进行加压整形，通过逐级减小压块质量实现整形压力的逐级递减；
在压块质量递减的同时，所述压块的截面直径与垫块的截面直径一同逐级递减，并逐渐趋向于靶材中心；
在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力呈两级递减，所述的加压整形方法具体包括：
在温度为T1的焊接后靶材的上表面依次层叠地同轴放置第一垫块和第一压块，对靶材进行初级加压整形直至温度降为T2；取下第一垫块和第一压块，在靶材上表面依次层叠地同轴放置第二垫块和第二压块，对靶材进行二级加压整形直至温度降至T3；
所述第一压块的质量记为M1，所述的第二压块的质量记为M2，M1＞M2；
所述靶材的直径记为D，所述第一垫块的截面直径记为D1，所述第一压块的截面直径记为Y1，D≥D1≥Y1；
T1为200～300℃；T2为80～120℃；T3为室温；
所述的第一压块的质量M1与第二压块的质量M2的差值满足：50kg≤M1-M2≤100kg；
所述的第一垫块的截面直径D1满足：D-50≤D1≤D；所述的第一压块的截面直径Y1满足：D-100≤Y1≤D1；
所述的第二垫块的截面直径记为D2，所述第一压块的截面直径记为Y2，D≥D2≥Y2，D1＞D2，Y1＞Y2；
所述的第二垫块的截面直径D2满足：D-150≤D2≤D-100；
所述的第二压块的截面直径Y2满足：D-150≤Y2≤D2；
所述的第一垫块的厚度记为H1，所述的第二垫块的厚度记为H2，H1＞H2；
所述的第一垫块的厚度H1与第二垫块的厚度H2的差值满足：5mm≤H1-H2≤10mm。
2.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的靶材与压块之间还夹设有垫块，所述的靶材、垫块和压块的轴线共线。
3.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的垫块与压块均为柱状结构。
4.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述垫块的截面直径大于压块的截面直径。
5.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，每次递减后，所述压块的截面直径均小于垫块的截面直径。
6.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，相邻两级压块的质量相差50～100kg。
7.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，相邻两级压块的截面直径相差50～150mm。
8.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的靶材为粉末冶金靶材。
9.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的靶材为钽硅靶、钼硅靶、钼钛靶、钨靶、钨硅靶、铬硅靶或钛铝靶。
10.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的垫块材质为铝或铝合金。
11.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的压块材质为钢。
12.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，T3为20～30℃。
13.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的第一压块的质量M1为100～200kg。
14.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的第二压块的质量M2为50～100kg。
15.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的靶材直径D为300mm。
16.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的第一垫块的厚度H1为20～40mm。
17.根据权利要求1所述的加压整形方法，其特征在于，所述的第二垫块的厚度H2为15～30mm。
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