CN114505482A - 制备金属管靶的装置、方法 - Google Patents

制备金属管靶的装置、方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114505482A
CN114505482A CN202210076639.2A CN202210076639A CN114505482A CN 114505482 A CN114505482 A CN 114505482A CN 202210076639 A CN202210076639 A CN 202210076639A CN 114505482 A CN114505482 A CN 114505482A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube target
rotary
metal tube
melt
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210076639.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王玉杰
张佼
姜海涛
万祥辉
孙宝德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunshan Qiyu New Material Technology Co ltd
Kunshan Crystalline New Materials Research Institute Co ltd
Original Assignee
Kunshan Qiyu New Material Technology Co ltd
Kunshan Crystalline New Materials Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunshan Qiyu New Material Technology Co ltd, Kunshan Crystalline New Materials Research Institute Co ltd filed Critical Kunshan Qiyu New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210076639.2A priority Critical patent/CN114505482A/zh
Publication of CN114505482A publication Critical patent/CN114505482A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
    • B22D23/003—Moulding by spraying metal on a surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/003—Apparatus, e.g. furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/123—Spraying molten metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/14—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying for coating elongate material
    • C23C4/16—Wires; Tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • C23C4/185—Separation of the coating from the substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

本申请提供一种制备金属管靶的装置、方法，涉及金属管靶制备技术领域。该装置包括管靶模具、旋转支撑台、第一旋转驱动机构、升降机构和用于容纳熔体并能够将熔体进行喷射的喷射机构，管靶模为环状空心结构，用于容纳冷却液，且管靶模具具有圆筒状模具内壁以形成容纳空间，旋转支撑台设于容纳空间内；第一旋转驱动机构被构造成用于驱动旋转支撑台沿旋转轴线旋转；升降机构被构造成用于驱动第一旋转驱动机构升降，喷射机构固定设于旋转支撑台上，喷射机构的远离旋转轴线的一侧具有用于将熔体喷射至圆筒状模具内壁的喷射口。其能够改善现有技术中金属管靶组织疏松和孔隙较多的问题。

Description

制备金属管靶的装置、方法
技术领域
本申请涉及金属管靶制备技术领域，具体而言，涉及一种制备金属管靶的装置、方法。
背景技术
相比于现有实心件掏空工艺制备金属管靶，喷射成形是一种逐渐成熟的制备金属实心件和空心件的新工艺。喷射成形是充分利用已精炼的液态金属，经雾化成液滴射流，使半凝固的细小颗粒沉积在托盘上，快速凝固形成金属管靶的技术，该技术能够实现金属的组织细化、成分均匀、消除了宏观偏析，大幅度提高金属的机械性能。具体地，现有的一些利用喷射成形制备金属管靶的方案中，通过旋转平移机构带动水平设置的薄壁金属管靶边旋转边后退，金属高速射流从雾化喷嘴喷出后，垂直喷射到所述薄壁金属管靶上，然后成形出具有指定厚度的管坯。也有的是将上述的水平旋转往复移动变成竖直旋转往复移动。但是采用上述制备方法时，容易造成喷射液滴的过喷，一部分液滴可能无法喷射到金属管靶的表面，造成制得的金属管靶组织疏松，存在较多孔隙。
发明内容
本申请实施例提供一种制备金属管靶的装置、方法，其能够改善现有技术中金属管靶组织疏松和孔隙较多的问题。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种制备金属管靶的装置，包括：
管靶模具，管靶模为环状空心结构，用于容纳冷却液，且管靶模具具有圆筒状模具内壁，以形成容纳空间；
旋转支撑台，设于容纳空间内；
第一旋转驱动机构，被构造成用于驱动旋转支撑台沿旋转轴线旋转；
升降机构，升降机构被构造成用于驱动第一旋转驱动机构升降，以带动旋转支撑台进行升降；以及
用于容纳熔体并能够将熔体进行喷射的喷射机构，喷射机构固定设于旋转支撑台上，喷射机构的远离旋转轴线的一侧具有用于将熔体喷射至圆筒状模具内壁的喷射口。
在上述技术方案中，通过升降机构驱动第一旋转驱动机构下降，同时第一旋转驱动机构驱动旋转支撑台沿旋转轴线旋转，旋转支撑台旋转过程中带动喷射机构沿旋转轴线旋转，喷射机构中的熔体在离心力的作用下从喷射口喷射出来，冲击到圆筒状模具内壁，管靶模具内的冷却液具有冷却效果，从而使得冲击到圆筒状模具内壁的熔体能够快速冷却凝固。其中，旋转支撑台下降并伴随旋转，则熔体能够以螺旋线的喷射方式喷射到圆筒状模具内壁，有利于熔体在圆筒状模具内壁均匀分布，改善了现有技术中金属管靶组织疏松和孔隙较多的问题。并且，熔体进行离心喷射时能够冲击和搅拌熔池，使得固液界面层较薄，晶粒较细。
第二方面，本申请实施例提供一种制备金属管靶的方法，其利用第一方面实施例的制备金属管靶的装置制备金属管靶，其步骤包括：
通过第一旋转驱动机构驱动旋转支撑台沿旋转轴线朝第一方向以≥240r/min的速度旋转，同时通过升降机构驱动旋转支撑台下降，以使得喷射机构内的熔体从喷射口喷射至圆筒状模具内壁并由管靶模具中的冷却液冷却。
在上述技术方案中，旋转支撑台的旋转速度≥240r/min，使得喷射机构内的熔体具有较高的喷射压强，从而能够从喷射口喷射出来形成射流喷射至圆筒状模具内壁。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例的制备金属管靶的装置的结构示意图；
图2为本申请实施例的管靶模具的结构示意图；
图3为本申请实施例1制得的金属管靶表层的SEM图；
图4为本申请实施例2制得的金属管靶表层的SEM图；
图5为本申请实施例4制得的金属管靶表层的SEM图。
图标：10-制备金属管靶的装置；11-管靶模具；111-冷却液；112-圆筒状模具内壁；113-连接件；12-第二旋转驱动机构；121-第一电机；122-第一齿轮；123-第二齿轮；124-支撑件；13-旋转支撑台；14-第一旋转驱动机构；141-第二电机；142-旋转轴；15-升降机构；16-喷射机构；161-坩埚座；1611-座体；1612-喷嘴；1612a-喷射口；162-坩埚；163-感应线圈。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
第一方面，本申请实施例提供一种制备金属管靶的装置10，请参照图1，其包括管靶模具11、第二旋转驱动机构12、旋转支撑台13、第一旋转驱动机构14、升降机构15以及用于容纳熔体并能够将熔体进行喷射的喷射机构16。
其中，管靶模具11为环状空心结构，以用于容纳冷却液111(参照图1和图2)，其中，冷却液111可以为水或者其他冷媒，本申请实施例对冷却液111不做限定，只要能够实现冷却效果即可。且管靶模具11具有圆筒状模具内壁112以形成容纳空间，旋转支撑台13设于容纳空间内。
第一旋转驱动机构14被构造成用于驱动旋转支撑台13沿旋转轴线朝第一方向旋转；升降机构15被构造成用于驱动第一旋转驱动机构14升降，以带动旋转支撑台13进行升降。
示例性地，第一旋转驱动机构14包括第二电机141和旋转轴142，第二电机141的动力输出轴与旋转轴142同轴连接，旋转轴142与旋转支撑台连接，通过第二电机141能够驱动旋转支撑台绕旋转轴线转动。
示例性地，升降机构15通过液压缸或者气缸驱动实现升降，升降机构15具有升降平台，第二电机141设于升降平台上。
喷射机构16固定设于旋转支撑台13上，喷射机构16的远离旋转轴线的一侧具有用于将熔体喷射至圆筒状模具内壁112的喷射口1612a。可选地，喷射机构可以设置两个，两个喷射机构设置于旋转轴线的相对两侧。可以理解的是，喷射机构也可以设置三个、四个等，只要喷射机构能够将熔体喷射至圆筒状模具内壁112即可。
在一些实施方案中，坩埚座161包括连接的座体1611以及喷嘴1612，喷嘴1612的一端与出液口连通，另一端为喷射口1612a，喷嘴1612的外壁环设有感应线圈163。
通过对感应线圈163通交流电使得坩埚162内的金属熔体产生电磁感应而发热，从而能够对坩埚162内的金属熔体进行较好地保温。
示例性地，坩埚座161包括连接的座体1611以及喷嘴1612，喷嘴1612的一端与出液口连通，另一端为喷射口1612a，喷嘴1612的外壁环设有感应线圈163。则喷嘴1612的外壁的感应线圈163通交流电后也能对经过喷嘴1612的金属熔体进行保温。
当需要制备金属管靶时，升降机构15驱动第一旋转驱动机构14下降，第一旋转驱动机构14驱动旋转支撑台13沿旋转轴线朝第一方向旋转，旋转支撑台旋转过程中带动喷射机构16沿旋转轴线旋转，喷射机构16中的熔体在离心力的作用下从喷射口1612a喷射出来，冲击到圆筒状模具内壁112，管靶模具11内的冷却液111具有冷却效果，从而使得冲击到圆筒状模具内壁112的熔体能够快速冷却凝固形成金属管靶，凝固后的金属管靶与圆筒状模具内壁112分界面明显，可容易脱模。
其中，旋转支撑台13下降并伴随旋转，则熔体能够以螺旋线的喷射方式喷射到圆筒状模具内壁112，有利于熔体在圆筒状模具内壁112均匀分布，致密性良好，不易形成孔隙，改善了现有技术中金属管靶组织疏松和孔隙较多的问题。另外，熔体进行离心喷射时能够冲击和搅拌熔池，使得固液界面层较薄，晶粒较细。
在一些实施方案中，喷射口1612a与圆筒状模具内壁112之间的距离为10～40cm。如果喷射口1612a与圆筒状模具内壁112之间的距离太大，当金属熔体的离心力太小时，则容易造成熔体无法射流到圆筒状模具内壁112；如果喷射口1612a与圆筒状模具内壁112之间的距离太小，且当金属熔体的离心力太大时，则容易造成熔体射流到圆筒状模具内壁112的冲击力太大，不利于熔体在圆筒状模具内壁112上进行冶金结合。因此，选择喷射口1612a与圆筒状模具内壁112之间的距离为10～40cm，配合合适的离心力能够使得熔体喷射到圆筒状模具内壁112时形成更好的冶金结合。
示例性地，喷射口1612a与圆筒状模具内壁112之间的距离为10cm、20cm、30cm或40cm。
进一步，当制备金属管靶的装置10还包括第二旋转驱动机构12，第二旋转驱动机构12被构造成用于驱动管靶模具11沿旋转轴线朝第二方向旋转，第二方向与第一方向相反。
示例性地，管靶模具11底部连接有连接件113，第二旋转驱动机构12包括第一电机121、第一齿轮122、第二齿轮123和支撑件124，第一电机121的动力输出端与第一齿轮122同轴连接，且第一齿轮122的转动轴线与管靶模具11的旋转轴线平行，则第一电机121运行能够驱动第一齿轮122转动。第一齿轮122与第二齿轮123啮合，且第二齿轮123的下表面安装有滚珠，支撑件124设有圆环形滑槽，滚珠能够在圆环形滑槽中滑动，则第一齿轮122转动时能够带动第二齿轮123在支撑件124上转动。第二齿轮123的上表面与连接件113连接，通过第二齿轮123转动则能够带动连接件113转动，进而带动管靶模具11转动。其中，连接件113和第二齿轮123均开设有贯穿通道，旋转轴142穿设于贯穿通道。
在旋转支撑台13朝第一方向旋转的同时，通过第二旋转驱动机构12驱动管靶模具11沿旋转轴线旋转，管靶模具11自旋转能够加快圆筒状模具内壁112表面的熔体的热量散失，更加有利于熔体的快速冷却。并且，喷射机构16与管靶模具11朝相反的方向旋转，更加有利于离心射流熔体在圆筒状模具内壁112结合，进一步减小射流的飞溅和过喷的几率，提高熔体之间的结合力。
第二方面，本申请实施例提供一种制备金属管靶的方法，其利用第一方面实施例的制备金属管靶的装置10制备金属管靶，其步骤包括：
通过第一旋转驱动机构14驱动旋转支撑台13沿旋转轴线朝第一方向以≥240r/min的速度旋转，同时通过升降机构15驱动旋转支撑台13下降，以使得喷射机构16内的熔体从喷射口1612a喷射至圆筒状模具内壁112并由管靶模具11中的冷却液111冷却。
其中，设于旋转支撑台13的旋转轴线的两侧的喷射机构16内的熔体可以为同种材质的金属熔体，也可以为不同材质的金属熔体，本申请实施例对金属熔体的种类不做具体限定。另外，还可以是旋转轴线的一侧的喷射机构16内容纳金属熔体，另一侧的喷射机构16内容纳金属或非金属增强颗粒的熔体以制备增强相复合管靶。
可选地，喷射机构16内的熔体的喷射温度为Tm+(100～150℃)，该喷射温度能够保持熔体具有较好的流动性，有利于喷射时形成射流，如果低于该温度，则熔体的流动性较差。其中，喷射机构16内的熔体的温度可以通过热电偶进行实时检测。
其中，第一旋转驱动机构14驱动旋转支撑台13旋转时的旋转速度≥240r/min，使得喷射机构16内的熔体具有较高的喷射压强，从而能够从喷射口1612a喷射出来形成射流喷射至圆筒状模具内壁112。如果旋转速度太小，则可能造成离心力太小使得熔体不能成功喷射至圆筒状模具内壁112。
本申请的发明人在研究中发现，如果旋转支撑台13的旋转速度过大，则对喷射机构16的耐压能力的要求较高，容易造成喷射机构16的寿命降低，因而，在一些实施方案中，旋转支撑台13的旋转速度为240～600r/min，例如为240r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min和600r/min中的任一者或者任意两者之间的数值。
在一些实施方案中，升降机构15驱动旋转支撑台13以15～60cm/min的速度下降，例如为15cm/min、20cm/min、25cm/min、30cm/min、40cm/min、50cm/min和60cm/min中的任一者或者任意两者之间的数值。旋转支撑台13以15～60cm/min的速度下降时，有利于在较短的时间内获得一定尺寸的金属管靶并提高管靶的表面质量。
进一步地，当包括了第二旋转驱动机构12时，通过第二旋转驱动机构12驱动管靶模具11沿旋转轴线朝第二方向以120～300r/min的速度旋转；第一方向与第二方向相反，且管靶模具11的旋转速度小于旋转支撑台的旋转速度。
管靶模具11的旋转速度小于旋转支撑台的旋转速度，管靶模具11的旋转速度为120～300r/min，且旋转支撑台13和管靶模具11的旋转方向相反，有利于熔体在同一位置处的扫描式沉积。并且，管靶模具11具有合适的旋转速度不容易造成金属管靶成分偏析，经本申请的发明人研究发现，如果管靶模具11的旋转速度过低是可能造成成分偏析的。
可选地，管靶模具11的旋转速度为120r/min、150r/min、180r/min、200r/min、220r/min、250r/min、280r/min和300r/min中的任一者或者任意两者之间的数值。
进一步地，当制备金属管靶时，可以将制备金属管靶的装置10保持在惰性气氛下，以防止活泼金属被氧化。其中，可以将制备金属管靶的装置10放置在惰性气体保持室中，预先用真空泵抽真空，然后通入惰性气体进行保护。
实施例1
本实施例提供一种制备金属管靶的方法，其利用上述的制备金属管靶的装置10制备金属管靶，其步骤包括：
在两个坩埚162内盛装高碳高钒高速钢熔体，按重量百分比计，熔体的成分包括C：2.5％、Cr：4％、Mo：3％、V：8％、W：4％、Si：0.5％、Mn：0.4％和余量的Fe；
通过第二旋转驱动机构12驱动管靶模具11沿旋转轴线朝第二方向以120r/min的速度旋转；
通过第一旋转驱动机构驱动旋转支撑台13沿旋转轴线朝第一方向以240r/min的速度旋转，第一方向与第二方向相反；同时通过升降机构15驱动旋转支撑台13以30cm/min的速度下降，以使得喷射机构16内的熔体从喷射口1612a喷射至圆筒状模具内壁112并由管靶模具11中的冷却液111冷却形成金属管靶，其中，喷射口1612a至圆筒状模具内壁112的距离为15cm，熔体的喷射温度控制在1450℃。
本实施例制得的金属管靶表面品质较好，碳化物分布均匀，孔隙很少。其中，初生碳化物平均晶粒尺寸为6μm，铸态未热处理平均显微硬度达到890HV。
实施例2
本实施例提供一种制备金属管靶的方法，与实施例1的不同之处仅在于，本实施例的管靶模具11的旋转速度为240r/min，旋转支撑台13的旋转速度为500r/min。
本实施例制得的金属管靶表面品质较好，碳化物分布均匀，孔隙很少。其中，初生碳化物平均晶粒尺寸为8μm，铸态未热处理平均显微硬度达到860HV。
实施例3
本实施例提供一种制备金属管靶的方法，与实施例1的不同之处仅在于，本实施例的管靶模具11的旋转速度为300r/min，旋转支撑台13的旋转速度为600r/min。
本实施例制得的金属管靶表面品质较好，且铸态未热处理平均显微硬度达到840HV。
实施例4
本对比例提供一种制备金属管靶的方法，与实施例1的不同之处在于，本对比例的管靶模具11的旋转速度为60r/min。
本对比例制得的金属管靶表面品质较好，碳化物分布均匀，孔隙少，但是局部出现了网状碳化物。其中，初生碳化物平均晶粒尺寸为12μm，铸态未热处理平均显微硬度达到845HV。
对比例1
本对比例提供一种制备金属管靶的方法，与实施例1的不同之处在于，本对比例的管靶模具11的旋转速度为120r/min，旋转支撑台13的旋转速度为60r/min，喷射口1612a至圆筒状模具内壁112的距离为40cm。
本申请的发明人发现，由于离心力不足，熔体从喷嘴1612喷出后难以到达圆筒状模具内壁112表面。
对比例2
本对比例提供一种制备金属管靶的方法，与实施例1的不同之处在于，本对比例的管靶模具11的旋转速度为600r/min，旋转支撑台13的旋转速度为600r/min。
本对比例制得的金属管靶表面品质较好，其中，铸态未热处理平均显微硬度达到850HV。但是对比例的旋转支撑台13的旋转速度较高，使得喷嘴1612的寿命降低。
其中，需要说明的是，实施例1、2和4中的初生碳化物平均晶粒尺寸是基于SEM(扫描电子显微镜)图通过Image Pro Plus统计分析，其中，实施例1、2和4的SEM图如图3～图5所示，图3～图5中的M2C和MC均为初生碳化物，初生碳化物平均晶粒尺寸是基于这两种碳化物进行的计算。实施例1～实施例4及对比例2的铸态未热处理平均显微硬度的测试方法是参照GB/T4340-2009《金属材料维氏硬度试验》标准进行测试的。
从实施例1～实施例4以及对比例1～对比例2的实验结果来看，实施例4的管靶模具的旋转速度为60r/min，最后得到的金属管靶与实施例1相比，出现了粗大的网状碳化物，说明了管靶模具的旋转速度过低可能会导致成分偏析。而对比例2的旋转支撑台的旋转速度为60r/min，喷射口至圆筒状模具内壁的距离为40cm，导致了熔体喷射时的冲击力无法让射流到达圆筒状模具内壁。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备金属管靶的装置，其特征在于，包括：
管靶模具，所述管靶模为环状空心结构，用于容纳冷却液，且所述管靶模具具有圆筒状模具内壁，以形成容纳空间；
旋转支撑台，设于所述容纳空间内；
第一旋转驱动机构，被构造成用于驱动所述旋转支撑台沿旋转轴线旋转；
升降机构，所述升降机构被构造成用于驱动所述第一旋转驱动机构升降，以带动所述旋转支撑台进行升降；以及
用于容纳熔体并能够将熔体进行喷射的喷射机构，所述喷射机构固定设于所述旋转支撑台上，所述喷射机构的远离所述旋转轴线的一侧具有用于将所述熔体喷射至所述圆筒状模具内壁的喷射口。
2.根据权利要求1所述的制备金属管靶的装置，其特征在于，所述喷射机构包括坩埚座、坩埚以及环设于所述坩埚外壁的感应线圈，所述坩埚座固定于所述旋转支撑台上，且所述坩埚座具有凹部，所述坩埚安装于所述凹部内，所述坩埚具有出液口，所述坩埚座设有与所述出液口连通的所述喷射口。
3.根据权利要求2所述的制备金属管靶的装置，其特征在于，所述坩埚座包括连接的座体以及喷嘴，所述喷嘴的一端与所述出液口连通，另一端为所述喷射口，所述喷嘴的外壁环设有感应线圈。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备金属管靶的装置，其特征在于，所述喷射口与所述圆筒状模具内壁之间的距离为10～40cm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的制备金属管靶的装置，其特征在于，所述喷射机构设置有两个，两个所述喷射机构设置于所述旋转轴线的相对两侧。
6.根据权利要求1～3任一项所述的制备金属管靶的装置，其特征在于，还包括第二旋转驱动机构，所述第二旋转驱动机构被构造成用于驱动所述管靶模具沿所述旋转轴线朝所述旋转支撑台相反的旋转方向旋转。
7.一种制备金属管靶的方法，其特征在于，其利用权利要求1～5任一项所述的制备金属管靶的装置制备金属管靶，其步骤包括：
通过所述第一旋转驱动机构驱动所述旋转支撑台沿所述旋转轴线朝第一方向以≥240r/min的速度旋转，同时通过所述升降机构驱动所述旋转支撑台下降，以使得所述喷射机构内的熔体从所述喷射口喷射至所述圆筒状模具内壁并由所述管靶模具中的冷却液冷却。
8.根据权利要求7所述的制备金属管靶的方法，其特征在于，所述制备金属管靶的装置保持在惰性气氛下；
和/或，所述升降机构驱动所述旋转支撑台以15～60cm/min的速度下降；
和/或，所述喷射机构内的熔体的喷射温度为Tm+(100～150℃)。
9.根据权利要求7所述的制备金属管靶的方法，其特征在于，所述第一旋转驱动机构驱动所述旋转支撑台沿所述旋转轴线240～600r/min的速度旋转。
10.根据权利要求7～9任一项所述的制备金属管靶的方法，其特征在于，所述制备金属管靶的装置还包括第二旋转驱动机构，通过所述第二旋转驱动机构驱动所述管靶模具沿所述旋转轴线朝第二方向以120～300r/min的速度旋转；所述第一方向与所述第二方向相反，且所述管靶模具的旋转速度小于所述旋转支撑台的旋转速度。
CN202210076639.2A 2022-01-24 2022-01-24 制备金属管靶的装置、方法 Pending CN114505482A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210076639.2A CN114505482A (zh) 2022-01-24 2022-01-24 制备金属管靶的装置、方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210076639.2A CN114505482A (zh) 2022-01-24 2022-01-24 制备金属管靶的装置、方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114505482A true CN114505482A (zh) 2022-05-17

Family

ID=81549293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210076639.2A Pending CN114505482A (zh) 2022-01-24 2022-01-24 制备金属管靶的装置、方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114505482A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300871A (zh) * 1999-12-17 2001-06-27 哈尔滨工业大学 离心雾化喷射沉积复合方法及装置
CN101091988A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 中国科学院金属研究所 一种环管状或环管状异型结构件的制备方法
CN102528035A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 西北工业大学 一种两级雾化喷射成形圆盘类零件的系统及成型方法
CN111168071A (zh) * 2020-01-20 2020-05-19 佛山峰合精密喷射成形科技有限公司 一种金属管坯喷射成形设备及双金属板的制造方法
CN111230133A (zh) * 2020-03-31 2020-06-05 四川科匠轻金属材料科技有限公司 一种快速凝固金属粉末的生产设备以及生产方法
CN113059169A (zh) * 2021-03-18 2021-07-02 中国科学院力学研究所 一种采用转盘离心雾化法生产高温金属粉末的装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300871A (zh) * 1999-12-17 2001-06-27 哈尔滨工业大学 离心雾化喷射沉积复合方法及装置
CN101091988A (zh) * 2006-06-19 2007-12-26 中国科学院金属研究所 一种环管状或环管状异型结构件的制备方法
CN102528035A (zh) * 2011-12-31 2012-07-04 西北工业大学 一种两级雾化喷射成形圆盘类零件的系统及成型方法
CN111168071A (zh) * 2020-01-20 2020-05-19 佛山峰合精密喷射成形科技有限公司 一种金属管坯喷射成形设备及双金属板的制造方法
CN111230133A (zh) * 2020-03-31 2020-06-05 四川科匠轻金属材料科技有限公司 一种快速凝固金属粉末的生产设备以及生产方法
CN113059169A (zh) * 2021-03-18 2021-07-02 中国科学院力学研究所 一种采用转盘离心雾化法生产高温金属粉末的装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5346184A (en) Method and apparatus for rapidly solidified ingot production
CN1162870C (zh) 铁基合金永磁铁粉末及其制造方法
KR101988391B1 (ko) 스퍼터링 타겟
CN1474418A (zh) 磁体用急冷合金的制造方法
JP2009221550A (ja) 粉末製造機及び粉末製造方法
US20190184457A1 (en) Semi-solid slurry generator and high pressure die casting method
TWI221101B (en) Method for producing alloy powder by dual self-fusion rotary electrodes
JP2005023424A (ja) ナノ粒子で強化した材料を製造する方法及びそれによって形成した物品
KR20180025260A (ko) 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 그 제조방법
CN108380895A (zh) 一种Ti-Al-V-Fe-O合金粉末的制备方法及应用
CN114505482A (zh) 制备金属管靶的装置、方法
KR101372839B1 (ko) 분말 제조방법 및 그 장치
JP5032422B2 (ja) 電磁撹拌式鋳造方法とその装置
JPH0270012A (ja) 微細金属粉の製造装置及び製造方法
KR20160060941A (ko) 비정질 합금 분말 제조 장치 및 그 방법
CN1162023A (zh) 制造储氢合金的方法
US11931804B2 (en) Ejector for metal jetting bulk metallic glass compositions and methods thereof
KR20140039734A (ko) 임펠러 진공 주조 장치와 임펠러 주조 방법 및 주조 임펠러
CN1300871A (zh) 离心雾化喷射沉积复合方法及装置
KR102042720B1 (ko) 최적화된 공정변수를 이용한 고품질 반응고 슬러리 제조장치
KR102042733B1 (ko) 최적화된 공정변수를 통해 제조된 반응고 슬러리를 이용한 부품 성형 시스템
JP3688623B2 (ja) 微細金属粉末の製造方法および製造装置
JP2880428B2 (ja) 遠心鋳造装置
CN114425620B (zh) 制备轧辊的设备、方法
CN218362100U (zh) 颗粒增强金属薄壁形件的增材制造装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination