CN114107918B - 一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：(1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留缝隙；(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环焊接对两端进行密封；(3)所述密封后的高纯铝管与不锈钢管进行脱气；(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，塑料胶套密封并进行冷等静压处理，得到处理后的高纯铝管与不锈钢；所述方法通过螺纹加工以及冷等静压工艺得到了无明显焊缝且结合力佳的高纯铝旋转靶。
Description
技术领域
本发明属于平面显示器领域，尤其涉及一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法。
背景技术
溅射镀膜技术通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，击出阴极靶材原子或分子，飞向被镀基体表面沉积薄膜。目前溅射技术有射频溅射、三级溅射和磁控溅射技术，而磁控溅射相对其他溅射技术有较高的镀膜速率，20世纪70年代磁控溅射镀膜就已实现工业化。当今，磁控溅射已成为镀膜主流技术之一。随着人工智能，5G技术、消费类电子产品等终端应用市场的快速发展，半导体芯片的市场规模日益扩大，磁控溅射技术应用范围也越来越广泛。
高纯铝旋转靶材在触摸屏行业中大量使用，铝的纯度会直接影响镀膜的质量，旋转铝靶安装到磁控溅射设备上，靶材会以一定的速度旋转，且管内会通冷却水，用以降温作用。高纯铝靶在低功率状态下使用时由于腔内通以冷却水，靶材的温度不高，可以满足磁控溅射设备的装配和使用要求，但高纯铝靶在高功率状态下使用时，致使腔内温度过高，会导致铝旋转靶的端头发生变形。
旋转靶材目前已经广泛地应用在通信、电子、平面显示等领域，而高纯铝靶是薄膜晶体管行业不可缺少的镀膜材料。目前国内大多数磁控溅射镀膜厂商使用高纯铝靶材较多的是平面靶，而平面靶利用率很低，仅有20％左右的材料溅射时得到利用，但高纯铝旋转靶利用率可以达到75％以上，近年来随着液晶屏幕尺寸逐渐增大，旋转靶材比平面靶材要更加实用。但旋转靶材也会面临一些挑战，管状的铝管不易加工，由于高纯度铝的旋转靶材质地较软，使用过程中易发生变形，高纯铝的旋转靶在镀膜设备高功率状态下使用腔内的温度都比较高，这就会导致铝管靶材与镀膜设备装配的端头位置极易发生变形，最终也会影响靶材的溅射。
CN113215539A公开了一种铝旋转靶材的绑定方法，首先分别对背管及靶材进行特定条件的涂布金属化处理，随后再进行两者的加热绑定，由于靶材绑定的过程中仅仅在普通条件下加热，很容易产生大量杂质，绑定效果也较差。
CN112501567A涉及靶材绑定技术领域，公开了一种旋转靶材的绑定方法，其包括以下步骤：将背管表面金属化；将旋转靶坯表面金属化：将所述旋转靶坯套设在所述背管的外侧，所述背管和所述旋转靶坯之间形成有间隙，加热所述旋转靶坯和所述背管：将融化的绑定金属材料注入所述间隙中，并振动所述旋转靶坯：将所述旋转靶坯和所述背管进行降温处理，获得绑定好的靶材。所述方法使用的旋转靶绑定方法需要加入额外的焊接金属，方法也较为复杂。
CN109807452B公开了一种高纯铝旋转靶的焊接方法，所述焊接方法的端头焊接方法分三步对端头焊接口或尾盖焊接口进行焊接，第一步为点焊接，第二步为弧段焊接，第三步为圆周焊接，将铝合金的端头及尾盖与高纯铝旋转靶两端采用T形台阶的结构使用真空电子束组装焊接。但是这种方法对同心度要求较高，一旦发生错位焊接，会影响焊接质量，焊接位置的密封性很差，会影响最终靶材的溅射。
因此，高纯铝旋转靶高功率状态下使用端头变形的技术难题需要研究新的方法来解决。
发明内容
针对现有技术存在的结合强度不高，端口有明显焊缝影响后续溅射等问题，本发明提出了一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，获得绑定效果更好的高纯铝旋转靶材。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环焊接对两端进行了密封；
(3)所述密封后的高纯铝管与不锈钢管进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，塑料胶套密封并进行冷等静压处理，得到处理后的高纯铝管与不锈钢。
本发明提供的一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，通过螺纹加工和冷等静压步骤，获得了与不锈钢管的结合紧密，无明显焊缝的高纯铝旋转靶，不锈钢材料硬度高，用它作为背管材料且法兰端头加工成不锈钢，可以避免高纯铝旋转靶材高功率状态下使用端头容易变形的问题，攻克了高纯铝旋转靶材的技术难题，提高了高纯铝旋转靶溅射效率及实现了靶材溅射的产量化。
优选地，步骤(1)中所述高纯铝管由高纯铝锭加工得到。
优选地，所述高纯铝锭中铝含量为99.9985-99.9995wt％，例如可以是99.9985wt％、99.9988wt％、99.9990wt％、99.9992wt％或99.9995wt％，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，所述高纯铝管的管壁厚度为6-8mm，例如可以是6mm、6.5mm、7mm、7.5mm或8mm，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，所述高纯铝锭加工包括高纯铝锭经锻打、挤压、镗孔、校直和镗孔，得到所述高纯铝管。
优选地，所述不锈钢管的表面螺纹的深度为0.49-0.51mm，例如可以是0.49mm、0.50mm或0.51mm，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，所述不锈钢管的表面螺纹的长度为0.8-1.2mm，例如可以是0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm或1.2mm，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，所述不锈钢管的管壁厚度为5-7mm，例如可以是5mm、5.5mm、6mm、6.5mm或7mm，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，所述不锈钢管和高纯铝管之间缝隙的宽度为0.49-0.51mm，例如可以是0.49mm、0.50mm或0.51mm，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，步骤(2)中所述装配前清洁不锈钢管和高纯铝管。
优选地，所述清洁的区域包括不锈钢管和高纯铝管的内外表面。
优选地，所述清洁的清洁剂包括乙醇和/或丙酮。
优选地，步骤(2)中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致。
优选地，所述不锈钢圆环的内径和不锈钢管的内径一致。
优选地，所述密封包括每一端使用一个所述不锈钢圆环进行密封。
优选地，所述焊接的方式包括氩弧焊。
优选地，步骤(2)中两端中任一端的所述不锈钢圆环上打孔。
优选地，所述两端中任一端的不锈钢圆环上打孔指的是两端中任选一个圆环进行打孔，只要确保两端的不锈钢圆环进行密封后还留有一个孔进行后续脱气即可。
优选地，所述不锈钢圆环上的孔的直径为4.9-5.1mm，例如可以是4.9mm、4.95mm、5.0mm、5.05mm或5.1mm，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，所述不锈钢圆环上的孔上焊接一个脱气管。
优选地，步骤(3)中所述脱气包括：将焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过脱气管进行抽真空。
优选地，所述抽真空的温度为100-300℃，例如可以是100℃、150℃、200℃、250℃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，所述抽真空的时间4-6h，例如可以是4h、4.5h、5h、5.5h或6h，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，步骤(4)中在铝管和塑料胶套之间放置不锈钢皮。
优选地，步骤(4)中所述不锈钢皮的厚度为0.09-0.11mm。
优选地，步骤(4)中所述塑料胶套由上盖板和下盖板组成。
优选地，步骤(4)中所述密封使用胶水。
优选地，步骤(4)中所述冷等静压包括三段加压-保压过程。
优选地，所述三段加压-保压过程中一段加压的终点压力为75-85MPa，例如可以是75MPa、77MPa、80MPa、82MPa或85MPa，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，所述三段加压-保压过程中一段保压的时间为4-6min，例如可以是4min、4.5min、5min、5.5min或6min，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，所述三段加压-保压过程中二段加压的终点压力为150-170MPa，例如可以是150MPa、155MPa、160MPa、165MPa或170MPa，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，所述三段加压-保压过程中二段保压的时间为8-12min，例如可以是8min、9min、10min、11min或12min，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，所述三段加压-保压过程中三段加压的终点压力为180-200MPa，例如可以是180MPa、185MPa、190MPa、195MPa或200MPa，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，所述三段加压-保压过程中三段保压的时间为10-20min，例如可以是10min、12min、15min、18min或20min，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。
冷等静压中优选采取三段加压-保压过程，目的是(1)保护设备，避免增压泵因长时间加压而损坏；(2)防止铝管因持续加压发生严重变形，分段加压和保压，从而获得结合更加紧密的高纯铝管和不锈钢管。
优选地，所述方法还包括步骤(5)：
冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套和两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
优选地，步骤(5)中去除两端的不锈钢圆环包括将两端不锈钢圆环切除。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.49-0.51mm，长度为0.8-1.2mm的螺纹，管壁厚度为6-8mm的高纯铝管与管壁厚度为5-7mm的不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.49-0.51mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的内径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为4.9-5.1mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行100-300℃、4-6h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，在铝管和塑料胶套之间放置厚度为0.09-0.11mm的不锈钢皮，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到75-85MPa后一段保压4-6min，二段升压到150-170MPa后二段保压8-12min，三段升压到180-200MPa后三段保压10-20min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，螺纹结构和冷等静压工艺可以让高纯铝管与不锈钢管更好的结合在一起，优选条件范围下，金相显微镜下观察到的焊接线缝隙的大小均＝0，结合强度≥14.0MPa，解决了铝管在高温环境下端头容易发生变形的问题；
(2)本发明提供的一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，螺纹结构和冷等静压工艺可以适用镀膜设备不同条件下溅射的要求，可以提高产品溅射的效率，更好地实现产品的批量生产。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法中，步骤(4)冷等静压处理前置于塑料胶套中的管材横截面图。
图2是本发明具体实施方式提供的高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法中，步骤(4)冷等静压处理后置于塑料胶套中的管材横截面图。
其中，1、塑料胶套上盖板；2、塑料胶套下盖板；3、高纯铝管；4、不锈钢管；5、不锈钢圆环；6、不锈钢皮；7、空隙。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
需要理解的是，在本发明的描述中，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。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。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.49-0.51mm，长度为0.8-1.2mm的螺纹，管壁厚度为6-8mm的高纯铝管与管壁厚度为5-7mm的不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.49-0.51mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的内径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为4.9-5.1mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行100-300℃、4-6h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，在铝管和塑料胶套之间放置厚度为0.09-0.11mm的不锈钢皮，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到75-85MPa后一段保压4-6min，二段升压到150-170MPa后二段保压8-12min，三段升压到180-200MPa后三段保压10-20min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
图1是冷等静压前管材的组装横截面示意图，其中不锈钢管4位于最中间，表面具有螺纹且与外部的高纯铝管3组装完成，不锈钢管4和高纯铝管3之间预留有空隙7，高纯铝管3外部包裹有一层不锈钢皮6，装配后的高纯铝管3与不锈钢管4经不锈钢圆环5焊接密封两端，然后置于塑料胶套下盖板2中，并盖上塑料胶套上盖板1。图2是冷等静压后管材的组装横截面示意图，与图1的区别仅在于，脱气和冷等静压步骤结束后，空隙7消失，不锈钢管4与高纯铝管3紧密结合，之间不存在明显焊接线缝隙。
需明确的是，采用了本发明实施例提供的工艺或进行了常规数据的替换或变化均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
本实施例提供一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.5mm，长度为1mm的螺纹，管壁厚度为7mm的高纯铝管与管壁厚度为6mm不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.5mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的外径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为5mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行200℃、5h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，在铝管和塑料胶套之间放置厚度为0.1mm的不锈钢皮，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到80MPa后一段保压5min，二段升压到160MPa后二段保压10min，三段升压到190MPa后三段保压15min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
实施例2
本实施例提供一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.49mm，长度为1.2mm的螺纹，管壁厚度为8mm的高纯铝管与管壁厚度为5mm不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.51mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的外径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为4.9mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行100℃、6h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，在铝管和塑料胶套之间放置厚度为0.1mm的不锈钢皮，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到75MPa后一段保压6min，二段升压到150MPa后二段保压12min，三段升压到200MPa后三段保压10min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸
实施例3
本实施例提供一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.51mm，长度为0.8mm的螺纹，管壁厚度为6mm的高纯铝管与管壁厚度为7mm不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.49mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的外径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为5.1mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行300℃、4h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，在铝管和塑料胶套之间放置厚度为0.1mm的不锈钢皮，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到85MPa后一段保压4min，二段升压到170MPa后二段保压8min，三段升压到180MPa后三段保压20min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
实施例4
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，步骤(4)中一段升压到160MPa后一段保压15min，二段升压到190MPa后二段保压15min。
实施例5
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，步骤(4)中一段升压到80MPa后一段保压5min，二段升压到190MPa后二段保压15min
对比例1
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，不锈钢管表面不加工螺纹，直接与高纯铝管进行装配。
对比例2
与实施例1的方法基本相同，区别仅在于，冷等静压前没有步骤(3)的真空脱气。
实施例1-5和对比例1-2得到的绑定后的高纯铝旋转靶进行性能测试，测试方法如下：
将实施例1-5和对比例1-2冷等静压后的管子通过线切割切下一个20×20×14mm左右的小样，将铝管与不锈钢管结合位置用240目、600目、1000目及2000目砂纸抛光，再用金刚石抛光膏进行抛光，抛光完成后放置于装有乙醇的烧杯中，超声波超声10min左右，用去离子水清洗、烘干干燥，用金相显微镜去观察结合位置，放大倍数100-200X，若结合位置处焊接线的缝隙＞0.05mm,则铝管与不锈钢结合效果不好；若结合位置处焊接线的缝隙≤0.05mm,则铝管与不锈钢结合效果良好，铝管与不锈钢结合性能还需结合两者的结合强度来判定。
将实施例1-5和对比例1-2进行结合强度测试，具体的步骤如下：将冷等静压后的管子通过线切割切下一个20×20×14mm左右的小样，将铝管与不锈钢管结合位置用240目、600目、1000目及2000目砂纸抛光，抛光完成后放置于装有乙醇的烧杯中，超声波超声10min左右，用去离子水清洗、烘干干燥，用小型万能拉伸机进行实验，一端夹持铝管，一端夹持不锈钢，进行拉伸，若铝管与不锈钢的拉伸强度≥10MPa,则表明铝管与不锈钢管结合紧密，满足产品的性能要求；若铝管与不锈钢的拉伸强度＜10MPa,则表明铝管与不锈钢管结合不紧密，不满足产品的性能要求。
将实施例1-5和对比例1-2得到的绑定后的高纯铝旋转靶，经过使用金相显微镜观察焊接线缝隙的大小及小型万能拉伸机测试铝管与不锈钢的结合强度来判定产品冷等静压焊接后的性能是否满足要求，得到的性质如表1所示。
经上述测试方法，得到的性能测试和强度测试的结果如表1所示。
表1
| 焊接线缝隙(mm) | 结合强度(MPa) | 是否合格 | |
| 实施例1 | 0 | 14.2 | 是 |
| 实施例2 | 0 | 14.0 | 是 |
| 实施例3 | 0 | 14.1 | 是 |
| 实施例4 | 0.06 | 10.9 | 是 |
| 实施例5 | 0.03 | 11.4 | 是 |
| 对比例1 | 0.5 | 0 | 否 |
| 对比例2 | 0.5 | 0 | 否 |
综合表1中的数据我们可以看出：
(1)实施例1-3的方法绑定得到的高纯铝旋转靶，焊接线缝隙的大小均＝0，证明本发明中采用对不锈钢管加工螺纹结构，以及冷等静压工艺，获得了结合效果良好的铝管和不锈钢管，结合强度≥14.0MPa，进一步佐证了高纯铝旋转靶材与不锈钢旋转靶材的结合力强度较好；
(2)综合实施例1、实施例4-5可以看出，实施例4和实施例5相比于实施例1分别省略了一段升压和二段升压的过程，由实施例1的三段升压-保压变为了两段升压-保压，得到的高纯铝旋转靶材尽管在显微镜下没有明显的焊接线缝隙，但是结合强度仅分别为10.9MPa和11.4MPa，由此表明，本发明优选利用三段升压-保压的过程得到了绑定后结合力强于传统方法的高纯铝旋转靶材；
(3)综合实施例1和对比例1可以看出，对比例1相比于实施例1省略了在不锈钢管上加工螺纹的步骤，导致对比例1得到的高纯铝旋转靶材的焊接线缝隙高达0.5mm，结合强度为0MPa，即铝管和不锈钢管完全没有结合在一起，该焊接靶材产品判定为不合格产品；由此表明本发明采用在不锈钢管上加工螺纹的方法，可以得到无明显焊缝，结合强度较好的高纯铝旋转靶材；
(4)综合实施例1和对比例2可以看出，对比例2相比于实施例1省略了冷等静压前的真空脱气步骤，对比例2得到的高纯铝旋转靶材的焊接线缝隙为0.5mm，结合强度为0MPa，即铝管和不锈钢管完全没有结合在一起，该焊接靶材产品判定为不合格产品；由此表明，本发明在冷等静压前进行真空脱气步骤，可以得到焊接结合好，无明显焊缝的高纯铝旋转靶材。
综上所述，本发明提供的一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，螺纹结构和冷等静压工艺可以提高铝管与不锈钢管的结合强度，绑定结合后的高纯铝旋转靶无明显焊缝，可以适用不同镀膜设备条件下溅射的要求，更好地实现产品的批量生产。
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 (27)
1.一种高纯铝旋转靶的冷等静压绑定的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环焊接对两端进行密封；
(3)所述密封后的高纯铝管与不锈钢管进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，塑料胶套密封并进行冷等静压处理，得到处理后的高纯铝管与不锈钢；
步骤(4)中所述冷等静压处理包括三段加压-保压过程；
所述三段加压-保压过程中一段加压的终点压力为75-85MPa；
所述三段加压-保压过程中一段保压的时间为4-6min；
所述三段加压-保压过程中二段加压的终点压力为150-170MPa；
所述三段加压-保压过程中二段保压的时间为8-12min；
所述三段加压-保压过程中三段加压的终点压力为180-200MPa；
所述三段加压-保压过程中三段保压的时间为10-20min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高纯铝管由高纯铝锭加工得到。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高纯铝锭中铝含量为99.9985-99.9995wt％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高纯铝管的管壁厚度为6-8mm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高纯铝锭加工包括高纯铝锭经锻打、挤压、镗孔、校直和镗孔，得到所述高纯铝管。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不锈钢管的表面螺纹的深度为0.49-0.51mm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述不锈钢管的表面螺纹的长度为0.8-1.2mm。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述不锈钢管的管壁厚度为5-7mm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不锈钢管和高纯铝管之间缝隙的宽度为0.49-0.51mm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述装配前清洁不锈钢管和高纯铝管。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述清洁的区域包括不锈钢管和高纯铝管的内外表面。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述清洁的清洁剂包括乙醇和/或丙酮。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述不锈钢圆环的内径和不锈钢管的内径一致。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封包括每一端使用一个所述不锈钢圆环进行密封。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接的方式包括氩弧焊。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中两端中任一端的所述不锈钢圆环上打孔。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述不锈钢圆环上的孔的直径为4.9-5.1mm。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述不锈钢圆环上的孔上焊接一个脱气管。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述脱气包括：将焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过脱气管进行抽真空。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述抽真空的温度为100-300℃。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述抽真空的时间为4-6h。
23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述塑料胶套由上盖板和下盖板组成。
24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述密封使用胶水。
25.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(5)：
冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套和两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，步骤(5)中去除两端的不锈钢圆环包括将两端不锈钢圆环切除。
27.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)不锈钢管表面加工出深度为0.49-0.51mm，长度为0.8-1.2mm的螺纹，管壁厚度为6-8mm的高纯铝管与管壁厚度为5-7mm的不锈钢管进行装配，其中不锈钢管在高纯铝管内部，不锈钢管和高纯铝管之间预留宽度为0.49-0.51mm的缝隙；
(2)所述装配后的高纯铝管与不锈钢管经不锈钢圆环氩弧焊接对两端进行了密封；
其中所述不锈钢圆环的外径和高纯铝管的外径一致，内径和不锈钢管的内径一致，两端中任一端的所述不锈钢圆环上打直径为4.9-5.1mm的孔，并在孔上焊接一个脱气管；
(3)所述焊接密封后的高纯铝管与不锈钢管置于真空脱气装置中，通过所述脱气管进行100-300℃、4-6h的抽真空，进行脱气；
(4)所述脱气后的高纯铝管与不锈钢管置于塑料胶套中，塑料胶套经胶水密封并进行冷等静压处理；
其中，所述冷等静压处理包括一段升压到75-85MPa后一段保压4-6min，二段升压到150-170MPa后二段保压8-12min，三段升压到180-200MPa后三段保压10-20min；
(5)所述冷等静压后的高纯铝管与不锈钢管，依次去除塑料胶套并切除两端的不锈钢圆环，加工到需要的成品尺寸。
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