CN117210773A - 一种铝合金背板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将铝合金圆铸锭进行预热处理，得到预热铸锭；(2)对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，得到背板坯料；(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行热轧处理与热处理，得到所述铝合金背板。本发明通过对锻打工艺进行调控，增加小变形量的热轧处理，使得制备得到的铝合金背板的内部组织均匀，晶粒呈细长状，同时具有高硬度与高电导率，能够满足对背板的高硬度以及良好导电性能的需求。
Description
技术领域
本发明涉及靶材组件制备技术领域，具体涉及一种铝合金背板的制备方法。
背景技术
靶材作为一种镀膜材料，广泛用于液晶显示器面板、大规模集成电路及光盘产业等领域。靶材的种类较多，包括纯金属靶材、合金靶材、无机非金属靶材以及复合靶材。而背板则是用于支承溅射中使用的溅射靶并将溅射靶固定于溅射装置的构件，在磁控溅射镀膜过程中，靶材必须同时承受背面冷却水和正面的真空负压，因此，背板的强度尤其重要。另外，靶材背板同时承担导电的作用，因此对背板具有较高的强度和导电要求。
CN 111644738A公开了一种铝靶材组件及降低铝靶材组件中背板变形的焊接方法，所述焊接方法包括：提供铝靶材和铝背板；所述铝背板为锻打后铝背板依次经热处理和酸洗干燥后得到的背板；将铝靶材和得到的铝背板进行装配并放入包套中，之后依次进行抽真空、脱气及热等静压处理，得到所述铝靶材组件。该发明提供的焊接方法，通过对焊接前背板的热处理和酸洗，所得背板的硬度仅为100-130HV，还有待改善硬度以满足高性能要求。
CN 112475802A公开了一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(1)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，并对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理，得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接。该发明中对背板进行固溶处理和时效处理，所得铝合金背板的硬度最高达135HV，硬度仍需进一步提升。
CN 102534518A公开了一种背板的制作方法，包括：提供背板铸件；在800～1000℃，对所述背板铸件进行锻打，形成背板坯料；对所述背板坯料进行处理，形成背板。该发明可以得到内部组织结构更加细化和更加均匀的背板，防止背板扭曲变形，但未涉及背板的硬度及导电性能。
针对现有技术的不足，亟需提供一种内部组织均匀、晶粒细长、硬度高且导电性能优异的铝合金背板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金背板的制备方法，通过对锻打工艺进行调控，锻打后增加小变形量的热轧处理，制得的铝合金背板内部组织均匀，晶粒呈细长状，同时具有高硬度与高电导率，能够满足铝靶溅射过程对背板的高硬度以及良好导电性能的需求。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行预热处理，得到预热铸锭；
(2)对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，得到背板坯料；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行热轧处理与热处理，得到所述铝合金背板。
本发明提供的制备方法，通过对锻打工艺进行调控，设置多段拔长处理以及墩粗处理，增加小变形量的热轧处理，使得制备得到的铝合金背板的内部组织均匀，晶粒呈细长状，同时具有高硬度与高电导率，能够满足铝靶溅射过程对背板的高硬度以及良好导电性能的需求。
优选地，步骤(1)所述预热处理的温度为400-450℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃或450℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述预热处理的时间为15-30min，例如可以是15min、20min、25min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述锻打处理采用空气锤进行。
优选地，步骤(2)所述锻打处理至预热铸锭呈长方体状。
优选地，所述预热铸锭的高度为300-350mm，宽度为300-350mm，厚度为80-120mm。
所述预热铸锭的高度为300-350mm，例如可以是300mm、320mm或350mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述预热铸锭的宽度为300-350mm，例如可以是300mm、320mm或350mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述预热铸锭的厚度为80-120mm，例如可以是80mm、100mm或120mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的300-350％，例如可以是300％、310％、320％、330％或350％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的50-70％，例如可以是50％、55％、60％、65％或70％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的150-200％，例如可以是150％、160％、180％、190％或200％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的20-30％，例如可以是20％、22％、25％、28％或30％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中设置多段的拔长处理与墩粗处理，可以破坏原始粗大不均匀晶粒，改善材料的力学性能，提高强度与硬度。
优选地，步骤(2)所述第二墩粗处理之后进行水冷却处理。
优选地，步骤(3)所述热轧处理的温度为390-410℃，例如可以是390℃、395℃、400℃、405℃或410℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述热轧处理的设置可以调整组织结构，有利于得到细长状晶粒组织。
优选地，步骤(3)所述热轧处理的时间为15-30min，例如可以是15min、20min、25min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述热轧处理的总变形量为25-35％，例如可以是25％、28％、30％、32％或35％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述热轧处理中每道次下压量为3-5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述热处理包括依次进行的第一热处理与第二热处理。
优选地，所述第一热处理的温度为520-540℃，例如可以是520℃、525℃、530℃、535℃或540℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理的升温速率为9-11℃/min，例如可以是9℃/min、9.5℃/min、10℃/min、10.5℃/min或11℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理的时间为180-240min，例如可以是180min、200min、220min或240min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一热处理之后、第二热处理之前还包括水冷的步骤。
优选地，所述第二热处理的温度为170-200℃，例如可以是170℃、180℃、190℃或200℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理的升温速率为9-11℃/min，例如可以是9℃/min、9.5℃/min、10℃/min、10.5℃/min或11℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二热处理的时间为240-480min，例如可以是240min、300min、360min、420min或480min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述热处理包括第一热处理与第二热处理，第一热处理使材料中的析出相达到最少存在的状态，第二热处理使材料中的析出相达到粒子化状态，从而提高材料的强度。
优选地，所述第二热处理之后还包括水冷的步骤。
优选地，所述第二热处理之后对背板坯料进行机加工处理。
作为本发明所述的制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行400-450℃预热处理15-30min，得到预热铸锭；
(2)采用空气锤对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理至呈长方体状，高度为300-350mm、宽度为300-350mm、厚度为80-120mm，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，水冷却处理后得到背板坯料；
所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的300-350％；所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的50-70％；所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的150-200％；所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的20-30％；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行390-410℃热轧处理15-30min、第一热处理、水冷、第二热处理以及水冷，然后进行机加工处理得到所述铝合金背板；
所述热轧处理的总变形量为25-35％；所述热轧处理中每道次下压量为3-5mm；所述第一热处理的温度为520-540℃，升温速率为9-11℃/min，时间为180-240min；所述第二热处理的温度为170-200℃，升温速率为9-11℃/min，时间为240-480min。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的制备方法，通过对锻打工艺进行调控，设置多段拔长处理以及墩粗处理，增加小变形量的热轧处理，使得制备得到的铝合金背板的内部组织均匀，晶粒呈细长状，同时具有高硬度与高电导率，硬度可达465HLD，电导率可达25.68Ms/m，能够满足铝靶溅射过程对背板的高硬度以及良好导电性能的需求。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的铝合金背板的SEM图；
图2是本发明对比例1提供的铝合金背板的SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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。
实施例1
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行420℃预热处理20min，得到预热铸锭；
(2)采用空气锤对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理至呈长方体状，高度为320mm、宽度为300mm、厚度为100mm，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，水冷却处理后得到背板坯料；
所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的320％；所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的60％；所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的180％；所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的25％；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行400℃热轧处理20min、第一热处理、水冷、第二热处理以及水冷，然后进行机加工处理得到所述铝合金背板；
所述热轧处理的总变形量为30％；所述热轧处理中每道次下压量为4mm；所述第一热处理的温度为530℃，升温速率为10℃/min，时间为200min；所述第二热处理的温度为180℃，升温速率为10℃/min，时间为360min。
所得铝合金背板的SEM图如图1所示，由图可以看出，内部组织分布均匀晶粒呈细长状。
实施例2
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行400℃预热处理30min，得到预热铸锭；
(2)采用空气锤对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理至呈长方体状，高度为350mm、宽度为320mm、厚度为120mm，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，水冷却处理后得到背板坯料；
所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的300％；所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的70％；所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的150％；所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的30％；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行390℃热轧处理30min、第一热处理、水冷、第二热处理以及水冷，然后进行机加工处理得到所述铝合金背板；
所述热轧处理的总变形量为25％；所述热轧处理中每道次下压量为3mm；所述第一热处理的温度为520℃，升温速率为9℃/min，时间为240min；所述第二热处理的温度为170℃，升温速率为9℃/min，时间为480min。
实施例3
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行450℃预热处理15min，得到预热铸锭；
(2)采用空气锤对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理至呈长方体状，高度为350mm、宽度为300mm、厚度为80mm，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，水冷却处理后得到背板坯料；
所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的350％；所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的50％；所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的200％；所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的20％；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行410℃热轧处理15min、第一热处理、水冷、第二热处理以及水冷，然后进行机加工处理得到所述铝合金背板；
所述热轧处理的总变形量为35％；所述热轧处理中每道次下压量为5mm；所述第一热处理的温度为540℃，升温速率为11℃/min，时间为180min；所述第二热处理的温度为200℃，升温速率为11℃/min，时间为240min。
实施例4
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，除将步骤(3)所述热轧处理的温度调整为380℃外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，除将步骤(3)所述热轧处理的温度调整为420℃外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，除将步骤(3)所述第一热处理的温度调整为510℃外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，除将步骤(3)所述第一热处理的温度调整为550℃外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中无第二热处理，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(3)中无热轧处理，其余均与实施例1相同。
所得铝合金背板的SEM图如图2所示，由图可以看出，内部组织均匀性较差，存在团聚现象，晶粒呈块状。
对比例2
本对比例提供了一种铝合金背板的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤(2)中无第一拔长处理与第一墩粗处理，直接将锻打处理后的预热铸锭进行第二拔长处理与第二墩粗处理，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种铝合金背板的制备方法，所述制备方法采用CN 112475802A公开的制备方法进行。
采用实施例1-8以及对比例1-3提供的制备方法制备得到铝合金背板，使用里氏硬度计进行硬度测试，使用电导率仪进行电导率测试，采用扫描电子显微镜观测晶粒形貌，所得结果如表1所示。
表1
| 硬度(HLD) | 电导率(Ms/m) | 晶粒形貌 | |
| 实施例1 | 465 | 25.68 | 细长状 |
| 实施例2 | 460 | 25.50 | 细长状 |
| 实施例3 | 458 | 25.13 | 细长状 |
| 实施例4 | 443 | 25.24 | 块状 |
| 实施例5 | 435 | 23.52 | 块状 |
| 实施例6 | 410 | 24.25 | 细长状 |
| 实施例7 | 425 | 24.76 | 细长状 |
| 实施例8 | 357 | 26.25 | 细长状 |
| 对比例1 | 402 | 24.53 | 块状 |
| 对比例2 | 413 | 25.00 | 块状 |
| 对比例3 | 420 | 23.65 | 块状 |
通过表1可以看出，本发明提供的制备方法，使得制备得到的铝合金背板的内部组织为细长状晶粒，组织均匀，同时具有高硬度与高电导率；
由实施例1与实施例4-7对比可知，热轧处理与第一热处理的温度超过限定范围，对铝合金背板的硬度、电导率和晶粒形貌带来不利影响；由实施例1与实施例8对比可知，不进行第二热处理，铝合金背板的硬度显著下降；
由实施例1与对比例1对比可知，不进行热轧处理，晶粒为块状晶粒；由实施例1与对比例2对比可知，直接将锻打处理后的预热铸锭进行第二拔长处理与第二墩粗处理，晶粒为块状晶粒且硬度较低；由实施例1与对比例3对比可知，采用现有技术中锻打后进行固溶时效处理，所得背板的晶粒呈块状，组织均匀性较差，硬度与电导率也有所降低。
综上所述，本发明提供的制备方法，通过对锻打工艺进行调控，设置多段拔长处理以及墩粗处理，增加小变形量的热轧处理，使得制备得到的铝合金背板的内部组织均匀，晶粒呈细长状，同时具有高硬度与高电导率，硬度可达465HLD，电导率可达25.68Ms/m，能够满足铝靶溅射过程对背板的高硬度以及良好导电性能的需求。
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 (10)
1.一种铝合金背板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行预热处理，得到预热铸锭；
(2)对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，得到背板坯料；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行热轧处理与热处理，得到所述铝合金背板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预热处理的温度为400-450℃；
优选地，步骤(1)所述预热处理的时间为15-30min。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锻打处理采用空气锤进行；
优选地，步骤(2)所述锻打处理至预热铸锭呈长方体状；
优选地，所述呈长方体状预热铸锭的高度为300-350mm，宽度为300-350mm，厚度为80-120mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的300-350％；
优选地，步骤(2)所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的50-70％；
优选地，步骤(2)所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的150-200％；
优选地，步骤(2)所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的20-30％；
优选地，步骤(2)所述第二墩粗处理之后进行水冷却处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热轧处理的温度为390-410℃；
优选地，步骤(3)所述热轧处理的时间为15-30min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热轧处理的总变形量为25-35％；
优选地，步骤(3)所述热轧处理中每道次下压量为3-5mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理包括依次进行的第一热处理与第二热处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一热处理的温度为520-540℃；
优选地，所述第一热处理的升温速率为9-11℃/min；
优选地，所述第一热处理的时间为180-240min。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二热处理的温度为170-200℃；
优选地，所述第二热处理的升温速率为9-11℃/min；
优选地，所述第二热处理的时间为240-480min；
优选地，所述第二热处理之后对背板坯料进行机加工处理。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将铝合金圆铸锭进行400-450℃预热处理15-30min，得到预热铸锭；
(2)采用空气锤对步骤(1)所得预热铸锭进行锻打处理至呈长方体状，高度为300-350mm、宽度为300-350mm、厚度为80-120mm，然后依次进行第一拔长处理、第一墩粗处理、第二拔长处理以及第二墩粗处理，水冷却处理后得到背板坯料；
所述第一拔长处理至预热铸锭原始高度的300-350％；所述第一墩粗处理至第一拔长处理所得高度的50-70％；所述第二拔长处理至第一墩粗处理所得高度的150-200％；所述第二墩粗处理至第二拔长处理所得高度的20-30％；
(3)将步骤(2)所得背板坯料依次进行390-410℃热轧处理15-30min、第一热处理以及第二热处理，然后进行机加工处理得到所述铝合金背板；
所述热轧处理的总变形量为25-35％；所述热轧处理中每道次下压量为3-5mm；所述第一热处理的温度为520-540℃，升温速率为9-11℃/min，时间为180-240min；所述第二热处理的温度为170-200℃，升温速率为9-11℃/min，时间为240-480min。
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- 2023-09-13 CN CN202311180629.4A patent/CN117210773A/zh active Pending
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