硅鋁濺射靶材的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種高密度、低氧含量、不易脆裂的硅鋁濺射靶材的制備方法，包括如下步驟：靶材基管準備：選用并檢驗所需型號的不銹鋼基管；基管表面預處理：將基管進入基管預處理設備進行噴砂粗化、使用鎳鋁合金絲，電弧噴涂法噴涂打底結合層，得到準備噴涂的靶材基管；原料準備：稱取含量：99.9%?99.95%、氧含量≤1000ppm、粒徑：45?150um?的硅粉50kg；稱取含量：99.9%?99.95%、氧含量≤1500ppm、粒徑：45?100um?的高純球形鋁粉6.6kg；混粉：將所得的2種原料投入V型混粉機，混合5?6小時；烘干：將混合均勻的硅鋁粉原料置于烘干爐中，烘干2?3小時，溫度60℃。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及濺射鍍膜材料領域，尤其涉及一種硅鋁靶材的制備方法。
技術介紹
近年來，物理氣相沉積濺射鍍膜工藝日益發展，靶材質量的好壞直接影響到膜的質量，由于硅鋁合金材料具備良好的超硬、耐磨、抗蝕、封閉性好的特征，硅鋁靶材是節能玻璃、裝飾面板濺射鍍膜工藝中不可缺少的膜層材料，得到廣泛的應用。由于生產技術的局限性，目前我國使用的硅鋁靶材，整體具有相對密度不夠高（≤95%）、孔隙多、氧含量高、使用中容易脆裂的缺陷。在濺射過程中，由于靶材密度不夠高、材質相對疏松，繞靶材高速運動的帶電離子轟擊靶材表面時，會擊發出大小不一的靶材原子團沉積在基板上，膜層就不夠致密平整，有凹凸，同時，濺射靶材表面瞬間高溫容易使松散顆粒團裝掉落，污染玻璃表面，影響鍍膜質量。由于靶材內部孔隙多，濺射成膜過程中，靶材內部孔隙存在的氣體會突然爆破造成微粒飛濺，污染膜層表面，使膜不致密、表面粗糙，缺陷增加。靶材中氧含量高，致使靶材在濺射過程中導電性變差，影響了放電起輝，濺射速率變差，同時由于氧含量高，在濺射過程中，靶材中的氧釋放到濺射室真空腔中，使真空腔中的氧濃度變高，濺射出來的即將成膜的靶材原子團被氧化，部分改變了靶材材質的化學屬性，影響了膜的質量。靶材在使用中脆裂主要有幾種原因，一是密度較低、內部結合力不夠；二是材料偏析、分布不均；三是靶材內部存在應力，以上因素當遇到外力因素時，如受熱、碰撞即發生脆裂。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種高密度、低氧含量、不易脆裂的硅鋁濺射靶材的制備方法。為了解決上述技術問題，本專利技術的技術方案為：硅鋁濺射靶材的制備方法，包括如下步驟：靶材基管準備：選用并檢驗所需型號的不銹鋼基管；基管表面預處理：將基管進入基管預處理設備進行噴砂粗化、使用鎳鋁合金絲，電弧噴涂法噴涂打底結合層，得到準備噴涂的靶材基管；原料準備：稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1000ppm、粒徑：45-150um的硅粉50kg；稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1500ppm、粒徑：45-100um的高純球形鋁粉6.6kg；混粉：將所得的2種原料投入V型混粉機，混合5-6小時；烘干：將混合均勻的硅鋁粉原料置于烘干爐中，烘干2-3小時，溫度60℃；預熱：將靶材基管置于密封的噴涂倉內，將靶管內部與循環水裝置相連接，并啟動加溫器，將靶管預熱至80℃并保持恒溫；真空等離子噴涂：采用大功率超音速等離子噴涂槍，使用等離子體為熱源將所得硅鋁粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態，隨高速焰流噴涂到制備好的靶材基管表面，形成致密的硅鋁合金靶材涂層，在噴涂過程中，連續的往噴涂倉中通入氮氣，并呈正壓狀態；噴涂電壓95-100V、噴涂電流550-600A、氬氣流量1500-2500L/h、等離子焰體溫度10000-15000℃、焰流速度150m/s，使硅鋁粉末在瞬間熔融，并被高速焰流極速噴涂到靶材基管表面，形成沉積層；氫氣流600-1500L/h、氮氣流量3000-4000L/h，氫氣作為離子混合氣；冷卻：噴涂工藝完成后，關閉供粉系統，關閉噴涂系統，啟動梯度降溫系統，即比自然降溫延長2-3倍時長，降至室溫；機械加工：冷卻完成后的靶材出倉后，進行外形機械加工，加工后進行清潔包裝即得到硅鋁濺射靶材。本專利技術的優點是：上述硅鋁濺射靶材的制備方法，改善和提高了硅鋁靶材關鍵性質量指標，極大的提高了產品性能，對鍍膜行業的發展有極大的推動作用，本專利技術中的雜質總和≤1000ppm、氧含量≤1500ppm、相對密度≥97%靶材的晶粒≤50μm,由于硅鋁靶材的密度得到了提高，氧含量得到控制，內部應力得到釋放，晶粒得到細化，其濺射速率更快、使用壽命更長、不會脆裂，所得薄膜的質量更高。具體實施方式下面通過具體實施例詳細描述一下本專利技術的具體內容。硅鋁濺射靶材的制備方法，包括如下步驟：靶材基管準備：選用并檢驗所需型號的不銹鋼基管；基管表面預處理：將基管進入基管預處理設備進行噴砂粗化、使用鎳鋁合金絲，電弧噴涂法噴涂打底結合層，得到準備噴涂的靶材基管；原料準備：稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1000ppm、粒徑：45-150um的硅粉50kg；稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1500ppm、粒徑：45-100um的高純球形鋁粉6.6kg；混粉：將所得的2種原料投入V型混粉機，混合5-6小時；烘干：將混合均勻的硅鋁粉原料置于烘干爐中，烘干2-3小時，溫度60℃；預熱：將靶材基管置于密封的噴涂倉內，將靶管內部與循環水裝置相連接，并啟動加溫器，將靶管預熱至80℃并保持恒溫，使其與將噴涂于其表面的熔融材料縮小溫差，相融性更好；真空等離子噴涂：采用大功率超音速等離子噴涂槍，使用等離子體為熱源將所得硅鋁粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態，隨高速焰流噴涂到制備好的靶材基管表面，形成致密的硅鋁合金靶材涂層，在噴涂過程中，連續的往噴涂倉中通入氮氣，并呈正壓狀態，以保證靶材噴涂全過程都處于惰性氣體保護狀態中，整個噴涂過程不與空氣接觸，以保證靶材的低氧性；噴涂電壓95-100V、噴涂電流550-600A、氬氣流量1500-2500L/h、等離子焰體溫度10000-15000℃、焰流速度150m/s，使硅鋁粉末在瞬間熔融，并被高速焰流極速噴涂到靶材基管表面，形成沉積層，由于原料熔融徹底，噴涂極速有力，靶材沉積層致密、均勻、孔隙極小，結構力強；氫氣流600-1500L/h、氮氣流量3000-4000L/h，氫氣作為離子混合氣，一方面可以提高等離子槍功率，提高焰體溫度與焰流速度，另一方面，可促進原料的還原性，保證了原料的原有理化特征；冷卻：噴涂工藝完成后，關閉供粉系統，關閉噴涂系統，啟動梯度降溫系統，即比自然降溫延長2-3倍時長，降至室溫，讓靶材的內部應力釋放更加完全、沒有應力積聚；機械加工：冷卻完成后的靶材出倉后，進行外形機械加工，加工后進行清潔包裝即得到硅鋁濺射靶材。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
硅鋁濺射靶材的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：靶材基管準備：選用并檢驗所需型號的不銹鋼基管；基管表面預處理：將基管進入基管預處理設備進行噴砂粗化、使用鎳鋁合金絲，電弧噴涂法噴涂打底結合層，得到準備噴涂的靶材基管；原料準備：稱取含量：99.9%?99.95%、氧含量≤1000ppm、粒徑：45?150um?的硅粉50kg；稱取含量：99.9%?99.95%、氧含量≤1500ppm、粒徑：45?100um?的高純球形鋁粉6.6kg；混粉：將所得的2種原料投入V型混粉機，混合5?6小時；烘干：將混合均勻的硅鋁粉原料置于烘干爐中，烘干2?3小時，溫度60℃?；預熱：將靶材基管置于密封的噴涂倉內，將靶管內部與循環水裝置相連接，并啟動加溫器，將靶管預熱至80℃并保持恒溫；真空等離子噴涂：采用大功率超音速等離子噴涂槍，使用等離子體為熱源將所得硅鋁粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態，隨高速焰流噴涂到制備好的靶材基管表面，形成致密的硅鋁合金靶材涂層，在噴涂過程中，連續的往噴涂倉中通入氮氣，并呈正壓狀態；噴涂電壓95?100V、噴涂電流550?600A、氬氣流量1500?2500L/h?、等離子焰體溫度10000?15000℃、焰流速度150m/s，使硅鋁粉末在瞬間熔融，并被高速焰流極速噴涂到靶材基管表面，形成沉積層；氫氣流600?1500L/h、氮氣流量3000?4000L/h，氫氣作為離子混合氣；冷卻：噴涂工藝完成后，關閉供粉系統，關閉噴涂系統，啟動梯度降溫系統，即比自然降溫延長2?3倍時長，降至室溫；機械加工：冷卻完成后的靶材出倉后，進行外形機械加工，加工后進行清潔包裝即得到硅鋁濺射靶材。...

【技術特征摘要】
1.硅鋁濺射靶材的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：靶材基管準備：選用并檢驗所需型號的不銹鋼基管；基管表面預處理：將基管進入基管預處理設備進行噴砂粗化、使用鎳鋁合金絲，電弧噴涂法噴涂打底結合層，得到準備噴涂的靶材基管；原料準備：稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1000ppm、粒徑：45-150um的硅粉50kg；稱取含量：99.9%-99.95%、氧含量≤1500ppm、粒徑：45-100um的高純球形鋁粉6.6kg；混粉：將所得的2種原料投入V型混粉機，混合5-6小時；烘干：將混合均勻的硅鋁粉原料置于烘干爐中，烘干2-3小時，溫度60℃；預熱：將靶材基管置于密封的噴涂倉內，將靶管內部與循環水裝置相連接，并啟動加溫器，將靶管預熱至80℃并保持恒溫；真空等離子噴涂：采用大功率超音...

【專利技術屬性】
技術研發人員：施玉良，
申請(專利權)人：法柯特科技江蘇有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32