CN113894234A - 一种冷却背板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后进行摩擦焊接得到所述冷却背板；所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理、第二锻伸处理、第一热处理、压延处理以及第二热处理。所述冷却背板具有良好的冷却效果，水道密封性好，防锈性能优异，使用寿命长，可以提高生产效率缩短生产周期。
Description
技术领域
本发明属于靶材制造领域，涉及一种冷却背板的制备方法。
背景技术
溅射靶材背板(Sputtering Target Back Plate，BP)：金属溅射靶材是溅射沉积技术中用做阴极的材料。该阴极材料在溅射机台中被带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。由于金属溅射靶材往往是高纯的铝、铜、钛、镍、钽及贵金属等比较贵重的材料，所以在其制造时常常使用比较普通的材料来作为背板。背板起到支撑靶材、冷却、降低成本等作用，常用的材料有铝合金(ALBP)、铜合金(CUBP)等。
CN204529966U公开了一种冷却背板，应用于磁控溅射镀膜设备中，用于将冷却水和靶材相隔离，所述冷却背板与冷却水接触的表面上设置有多个凸起结构。所述多个凸起结构为均匀分布的条形凸起，且所述凸起结构的延伸方向与所述冷却水的流向相同。所述多个凸起结构为均匀分布的柱状结构。所述条形凸起为连续分布的半圆柱结构或倒V型结构。所述冷却背板与冷却水的接触面积增大，导致所述冷却水与所述冷却背板3之间的热交互效果显著增强，使得所述靶材的温度显著降低。但是该背板的防锈性能一般，使用寿命较短。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种冷却背板的制备方法，所述冷却背板具有良好的冷却效果，水道密封性好，防锈性能优异，使用寿命长，可以提高生产效率缩短生产周期。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后进行摩擦焊接得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理、第二锻伸处理、第一热处理、压延处理以及第二热处理。
本发明中，通过对坯料进行塑性处理，提高了辅件盖板强度以及与主件底板结合率，保证了水道的密封性，从而可以有效避免使用过程中发生冷却水泄漏，提高冷却背板的使用寿命，同时塑性处理还可以提高辅件盖板的晶粒均匀性以及致密性，从而提高水道内部的耐腐蚀性能，可进一步提高冷却背板的使用寿命。
作为本发明优选的技术方案，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的185～210％再镦粗至原长度，如186％、188％、190％、195％、198％、200％、202％、205％或208％等，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，所述第一锻伸处理的温度为490～510℃，如492℃、495℃、498℃、500℃、502℃、505℃或508℃等，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。
作为本发明优选的技术方案，所述第一热处理的温度为340～360℃，如342℃、345℃、348℃、350℃、352℃、355℃或358℃等，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，所述第一热处理的时间为115～125min，如116min、117min、118min、119min、120min、121min、122min、123min或124min等，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。
作为本发明优选的技术方案，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19～21％，如19.2％、19.5％、19.8％、20％、20.2％、20.5％或20.8％等，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。
作为本发明优选的技术方案，所述第二热处理的温度为340～360℃，如342℃、345℃、348℃、350℃、352℃、355℃或358℃等，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，所述第二热处理的时间为115～125min，如116min、117min、118min、119min、120min、121min、122min、123min或124min等，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。
作为本发明优选的技术方案，所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理。
优选地，所述水道的宽度为15～25mm，深度为2～5mm。
其中，水道的宽度可以是16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm或24mm等，深度可以是2.5mm、3mm、3.5mm、4mm或4.5mm等，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，所述精铣处理后所述水道内部的平面度≤0.3mm。
本发明中，所述辅件盖板机加工完成后，对辅件盖板与主件底板进行是装配，确认配合间隙≤0.15mm。
作为本发明优选的技术方案，所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理。
优选地，所述清洗处理为IPA清洗。
优选地，所述IPA清洗的温度为60～80℃，如62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃或78℃等，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IPA清洗的时间为20～40min，如22min、25min、28min、30min、32min、35min或38min等，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。
作为本发明优选的技术方案，所述装配完成后对所述水道的密封性检测。
优选地，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测。
优选地，所述水压检测的压力为0.8～1.2MPa，如0.85MPa、0.9MPa、0.95MPa、1.0MPa、1.05MPa、1.1MPa或1.15MPa等，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，所述水压检测的保压时间为5～15min，如6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min或14min等，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。
本发明中，水压检测后可以对冷却背板进行进一步机加工，包括精铣背板面，精铣水道进出水口以及精铣外形等，还可进行攻螺纹、装丝套以及清理螺孔等加工。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却背板的制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的185～210％再镦粗至原长度，温度为490～510℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的120～135％，温度为490～510℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为340～360℃，时间为115～125min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19～21％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为340～360℃，时间为115～125min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为15～25mm，深度为2～5mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为60～80℃，时间为20～40min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为0.8～1.2MPa，保压时间为5～15min。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种冷却背板的制备方法，所述冷却背板具有良好的冷却效果，水道密封性好，防锈性能优异，使用寿命长，可以提高生产效率缩短生产周期。
附图说明
图1本发明实施例1-5制备得到的冷却背板的结构示意图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的185％再镦粗至原长度，温度为490℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的120％，温度为490℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为340℃，时间为125min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为340℃，时间为125min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为15mm，深度为2mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为60℃，时间为40min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为0.8MPa，保压时间为15min。
实施例2
本实施例提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的210％再镦粗至原长度，温度为510℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的135％，温度为510℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为360℃，时间为115min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的21％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为360℃，时间为115min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为25mm，深度为5mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为80℃，时间为20min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为1.2MPa，保压时间为5min。
实施例3
本实施例提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的190％再镦粗至原长度，温度为495℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的125％，温度为495℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为345℃，时间为120min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19.5％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为345℃，时间为120min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为18mm，深度为2.5mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为65℃，时间为35min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为0.9MPa，保压时间为12min。
实施例4
本实施例提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的205％再镦粗至原长度，温度为505℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的130％，温度为505℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为355℃，时间为120min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的20.5％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为355℃，时间为120min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为23mm，深度为4.5mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为75℃，时间为35min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为1.1MPa，保压时间为8min。
实施例5
本实施例提供一种冷却背板的制备方法，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的200％再镦粗至原长度，温度为500℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的128％，温度为500℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为350℃，时间为120min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的20％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为350℃，时间为120min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为20mm，深度为4mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为70℃，时间为30min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为1.0MPa，保压时间为10min。
对比例1
本对比例除了不进行第一锻伸处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例2
本对比例除了不进行第二锻伸处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例3
本对比例除了不进行第一热处理外，其余条件均与实施例5相同。
对比例4
本对比例除了不进行第二热处理外，其余条件均与实施例5相同。
实施例1-5以及对比例1-4中辅件盖板以及主件底板的材质为铝合金，最终制备得到的冷却背板的结构如图1所示。
采用C-SCAN检测验证焊接效果，其检测条件如表1所示。防锈性进行检测，防锈性的检测方式为向所述冷却背板的水道中循环通入60℃的水持续48h，观察水道内部是否有锈迹或裂缝产生，无锈迹或裂缝产生记为Y，有锈迹或裂缝产生记为N。测试结果如表2所示。
表1
表2
| 整体结合率/％ | 防锈性 | |
| 实施例1 | 98.6 | Y |
| 实施例2 | 99.5 | Y |
| 实施例3 | 98.8 | Y |
| 实施例4 | 99.3 | Y |
| 实施例5 | 99.2 | Y |
| 对比例1 | 95.1 | N |
| 对比例2 | 95.5 | N |
| 对比例3 | 95.8 | Y |
| 对比例4 | 95.9 | Y |
从表2的测试结果可以看出，实施例1-5提供的冷却背板经塑性处理和热处理欧虎制备得到的辅件盖板与主件底板的焊接性能优异，焊接结合率在98.5％以上，同时提高了辅件盖板的耐锈蚀能力，且在使用过程中提高了水道的密封性能，使得冷却背板整体的防锈性能进一步提高。对比例1-4分别未进行第一锻伸处理、第二锻伸处理、第一热处理以及第二热处理，使得辅件盖板与主件底板的焊接性能下降，同时防锈性能也有所下降。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种冷却背板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后进行摩擦焊接得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理、第二锻伸处理、第一热处理、压延处理以及第二热处理。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的185～210％再镦粗至原长度；
优选地，所述第一锻伸处理的温度为490～510℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的120～135％；
优选地，所述第二锻伸处理的温度为490～510℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为340～360℃；
优选地，所述第一热处理的时间为115～125min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19～21％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的温度为340～360℃；
优选地，所述第二热处理的时间为115～125min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理；
优选地，所述水道的宽度为15～25mm，深度为2～5mm；
优选地，所述精铣处理后所述水道内部的平面度≤0.3mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理；
优选地，所述清洗处理为IPA清洗；
优选地，所述IPA清洗的温度为60～80℃；
优选地，所述IPA清洗的时间为20～40min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述装配完成后对所述水道的密封性检测；
优选地，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测；
优选地，所述水压检测的压力为0.8～1.2MPa；
优选地，所述水压检测的保压时间为5～15min。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
对坯料进行塑性处理，机加工后得到辅件盖板，将所述辅件盖板与主件底板装配后得到所述冷却背板；
所述塑性处理包括依次进行的第一锻伸处理，所述第一锻伸处理包括将所述坯料拔长至原长度的185～210％再镦粗至原长度，温度为490～510℃；
第二锻伸处理，所述第二锻伸处理为将所述第一锻伸处理后的坯料压制至原直径的120～135％，温度为490～510℃；
第一热处理，所述第一热处理的温度为340～360℃，时间为115～125min；
压延处理，所述压延处理为将所述坯料压制至原长度的19～21％；
第二热处理，所述第二热处理的温度为340～360℃，时间为115～125min；
所述机加工处理包括粗铣处理得到辅件盖板的外形以及水道的形状，再对所述水道内部进行精铣处理，所述水道的宽度为15～25mm，深度为2～5mm，所述水道内部的平面度≤0.3mm；
所述装配前对所述辅件盖板以及主件底板进行清洗处理和干燥处理，所述清洗处理为IPA清洗，所述IPA清洗的温度为60～80℃，时间为20～40min；
所述装配完成后进行摩擦焊接，对所述水道的密封性检测，所述密封性检测包括氦泄漏检测以及水压检测，所述水压检测的压力为0.8～1.2MPa，保压时间为5～15min。
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