CN115156565A - 一种钛靶车削断屑的方法 - Google Patents

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王学泽
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Abstract

本发明提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行，在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，不仅可以减少人为干预停机整理残屑，提高加工效率，提升设备利用率，还可以使得钛靶表面粗糙度降至0.2～0.4μm，减少后续表面处理工时，保证产品表面质量要求，并且可以避免车削后钛靶表面上出现积屑瘤，提高刀具寿命，减少刀具消耗成本。

Description

一种钛靶车削断屑的方法
技术领域
本发明涉及溅射靶材机加工技术领域，具体涉及一种钛靶车削断屑的方法。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)指的是，在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使材料源蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，然后通过电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上形成某种特殊功能的薄膜。PVD技术半导体芯片制造业、太阳能行业、LCD制造业等多种行业的核心技术，主要方法有真空蒸镀、电弧等离子体镀、离子镀膜、分子束外延和溅射镀膜等。
溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料，一般被称为溅射靶材。
溅射靶材的要求较传统材料行业高，一般要求如尺寸、平整度、纯度、成份含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸与缺陷控制；较高要求或特殊要求包括表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等等。溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器等。
高纯钛靶是半导体行业真空溅射常用的溅射靶材。在经历钛粉末冷压处理、热压烧结等步骤后得到钛靶锭子；接着将钛靶锭子沿轴向切割为若干钛靶；紧接着将每个钛靶和背板焊接在一起，钛靶背向背板的表面为溅射表面，用于真空溅射过程中的氩离子轰击表面；之后，对钛靶的溅射表面进行车削，将钛靶加工到所需厚度。
然而，高纯钛靶在车削过程中存在如下缺点：1.高纯钛靶密度小、强度高、导热性差，耐腐蚀强度较高，车削性能较差，粘度较高，导致断屑难，易缠刀，需要频繁人为干预清理残屑，否则高纯钛靶在车削过程中极易发生滑落，导致产品报废；2.车削热量集中在车刀刃附近，刃区温度高，刀具磨损剧烈，从而导致加工时刀片磨损加剧，在冲击和震动增大情况下，刀片破损产生积屑瘤，进而导致钛靶表面质量降低；3.钛靶车削后的表面粗糙度Ra为0.4～0.8μm，无法满足半导体溅射靶材的表面要求。
综上所述，针对高纯钛靶的特殊性，为了实现自动化生产中车削断屑，提升品质与加工效率，使得车削后产品表面的粗糙度及纹路均匀一致，使得Ra达到0.4μm以下，满足半导体溅射靶材的表面要求，必须优化车削工艺。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行，在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，不仅可以减少人为干预停机整理残屑，提高加工效率，提升设备利用率，还可以使得钛靶表面粗糙度降至0.2～0.4μm，减少后续表面处理工时，保证产品表面质量要求，并且可以避免车削后钛靶表面上出现积屑瘤，提高刀具寿命，减少刀具消耗成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的在于提供一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行，在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液。
本发明所述方法通过对车削刀具以及车削过程中的冲洗液进行综合改进，不仅可以减少人为干预停机整理残屑，提高加工效率，提升设备利用率，还可以使得钛靶表面粗糙度降至0.2～0.4μm，减少后续表面处理工时，保证产品表面质量要求，并且可以避免车削后钛靶表面上出现积屑瘤，提高刀具寿命，减少刀具消耗成本。
作为本发明优选的技术方案，所述水的喷射压力大于90kg。
作为本发明优选的技术方案，所述切削液为乳化切削液。
作为本发明优选的技术方案，所述乳化切削液的浓度为8-10％，例如8％、8.3％、8.5％、8.7％、9％、9.2％、9.5％、9.8％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，本发明所述乳化切削液是将市场购买的原液与水进行配比得到的，而所述乳化切削液的浓度是采用折光仪检测后的数值。
作为本发明优选的技术方案，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS。
值得说明的是，本发明所述合金刀具表面设置了DLC涂层，以提高合金刀具的硬度、耐磨性和耐高温性。
作为本发明优选的技术方案，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm。
值得说明的是，本发明所述合金刀具的加工长度是对合金刀具的寿命表征，即，避免每个合金刀具的刀头的加工长度超过2000mm，一旦加工长度超过即将超过2000mm就需要更换新的合金刀具，从而保证合金刀具的切削刃满足质量要求。
作为本发明优选的技术方案，在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.25-0.5mm，例如0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离称为背吃刀量。背吃刀量是通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量得到的吃刀量，是每次进给时车刀切入工件的深度，故又称为切削深度。
作为本发明优选的技术方案，控制切削速度为100-120mm/min，例如100mm/min、105mm/min、110mm/min、115mm/min或120mm/min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，切削速度指的是切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
作为本发明优选的技术方案，控制进给量为0.1-0.12mm，例如0.1mm、0.105mm、0.11mm、0.115mm或0.12mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是，进给量指的是工件或刀具每转一周，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。根据进给方向的不同，分为纵进给量和横进给量。纵进给量是指沿车床床身导轨方向的进给量，横进给量是指垂直于车床床身导轨方向的进给量。
作为本发明优选的技术方案，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力大于90kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为8-10％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.25-0.5mm，控制切削速度为100-120mm/min，控制进给量为0.1-0.12mm。
值得说明的是，经过本发明申请人的多次实验验证，只要严格控制合金刀具以及车削过程中的相关参数，就可以达到钛靶表面粗糙度的质量要求，无需对钛靶转速等参数进行过多限制，本领域技术人员可以根据实际情况，对钛靶转速等参数进行合理选择。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明所述钛靶车削断屑的方法，通过对车削刀具以及车削过程中的冲洗液进行综合改进，不仅可以减少人为干预停机整理残屑，提高加工效率，提升设备利用率，还可以使得钛靶表面粗糙度降至0.2～0.4μm，减少后续表面处理工时，保证产品表面质量要求，并且可以避免车削后钛靶表面上出现积屑瘤，提高刀具寿命，减少刀具消耗成本。
附图说明
图1是实施例1车削得到的钛靶表面照片；
图2是对比例1车削得到的钛靶表面照片；
图3是对比例1车削得到的钛靶表面的微观方法照片。
具体实施方式
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。
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
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力为95kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为9％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.35mm，控制切削速度为110mm/min，控制进给量为0.11mm。
实施例2
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力为100kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为8-10％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.5mm，控制切削速度为120mm/min，控制进给量为0.12mm。
实施例3
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力为93kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为8％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.25mm，控制切削速度为100mm/min，控制进给量为0.1mm。
实施例4
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力为85kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为9％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.35mm，控制切削速度为110mm/min，控制进给量为0.11mm。
本实施例相比于实施例1，区别仅在于：将水的喷射压力由95kg降至85kg。
实施例5
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度超过2000mm，但是不超过2500mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力为95kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为9％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.35mm，控制切削速度为110mm/min，控制进给量为0.11mm。
本实施例相比于实施例1，区别仅在于：将合金刀具的加工长度增大至“超过2000mm，但是不超过2500mm”。
对比例1
本实施例提供了一种钛靶车削断屑的方法，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方单纯喷射切削液，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为9％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.35mm，控制切削速度为110mm/min，控制进给量为0.11mm。
本对比例相比于实施例1，区别仅在于：将车削过程中的“同时喷射水与切削液”替换为“单纯喷射切削液”。
将上述实施例和对比例车削得到的钛靶表面分别采用粗糙度检测仪进行检测，将相关表面粗糙度结果汇总在表1中；而且，图1示出了实施例1车削得到的钛靶表面照片，可以看出表面光洁，纹路细小；图2示出了对比例1车削得到的钛靶表面照片，图3示出了对比例1车削得到的钛靶表面的微观方法照片，可以看出表面纹路较粗，且钛靶表面形成了较多积屑瘤，不满足钛靶表面的质量要求。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
表面粗糙度 0.31μm 0.34μm 0.37μm 0.45μm 0.42μm 0.57μm
综上所述，本发明所述钛靶车削断屑的方法，通过对车削刀具以及车削过程中的冲洗液进行综合改进，不仅可以减少人为干预停机整理残屑，提高加工效率，提升设备利用率，还可以使得钛靶表面粗糙度降至0.2～0.4μm，减少后续表面处理工时，保证产品表面质量要求，并且可以避免车削后钛靶表面上出现积屑瘤，提高刀具寿命，减少刀具消耗成本。
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)

1.一种钛靶车削断屑的方法，其特征在于，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行，在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水的喷射压力大于90kg。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切削液为乳化切削液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述乳化切削液的浓度为8-10％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.25-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述车削过程中，控制切削速度为100-120mm/min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述车削过程中，控制进给量为0.1-0.12mm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用带有断屑槽的合金刀具进行车削，所述合金刀具的型号为CCGT09T304MFP-SKS，所述合金刀具的加工长度不超过2000mm；
在车削过程中，对所述合金刀具与钛靶相接触的地方同时喷射水与切削液，所述水的喷射压力大于90kg，所述切削液为乳化切削液，且所述乳化切削液的浓度为8-10％；
在所述车削过程中，控制背吃刀量为0.25-0.5mm，控制切削速度为100-120mm/min，控制进给量为0.1-0.12mm。
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CN116160026A (zh) * 2023-03-03 2023-05-26 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种铝钛合金靶材的表面加工方法

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