一种掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及材料制备技术领域，具体来说是涉及一种掺杂金属的Sic基旋转靶材 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在玻璃镀膜过程中，通常采用磁控溅射工艺将金属或金属合金靶材用电离的工艺 气体氩气离子溅射出来，在此过程中溅射出来的粒子与通入的反应气体氧气或者氮气反 应，形成具有低吸收、稳定、有一定折射率的介质化合物（氧化物或者氮化物）。由此，产出 的介质膜的成份受气氛影响，物理性质并不十分稳定，最终表征在产品的各个性质上面，并 且膜层的折射率也会有一定的变动；同时，氧化反应产生大量的热，严重影响溅射效率及增 大设备的热负荷影响；膜层中的富余物氧或氮由于存在迁移还能进入前后金属膜层并产生 负面影响。例如：氧化物中残余的氧可以迁移到银层，导致银层氧化，辐射率升高。
[0003] 镀膜玻璃利用掺杂金属的碳化硅膜层的高折射率、高硬度和低膨胀系数提高镀膜 玻璃的稳定性和可钢化处理性，同时改善其偏色效果，使其可用于制备减反膜、高反膜、节 能膜等产品，并可应用于建筑镀膜产品领域。
[0004] 磁控溅射一般分为两种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射只能够溅射导电材 料，但其设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快；而射频溅射的使用范围更为广泛，除可 溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还可以进行反应溅射制备氧化物、氮化物和 碳化物等化合物材料。由于金属靶材在采用溅射方法产生高折射率薄膜时需要采用氧化反 应才能生成氧化物薄膜，工艺比较复杂而且难以取得优异性能的薄膜，而普通氧化物在一 般情况下是绝缘材料，采用普通氧化物靶材制备高折射率薄膜只能采用射频溅射工艺，难 以获得较高的溅射速率。
[0005] 旋转靶材相对于平面靶材有很多的优点，1)平面靶利用率低，最高能达到 35-40 %，平面靶更换频繁，对于规模化生产会增加工序及不利于设备维护，影响产能。而旋 转靶利用率高，可以达到70%以上，维护周期长，产能高，避免了平面靶的缺点；2)溅射速 度快，为平面靶的2-3倍；3)有效的减少打弧和表面掉渣，工艺稳定性好等。
[0006] 对于旋转镀膜靶材，要求旋转靶材为单根整体，或分段焊接在同一衬管上。以目 前技术条件，旋转靶材的制备方法主要包括：热等静压法、热压烧结法和浇铸法，以上工艺 各有优缺点，但是对于不同尺寸的灵活控制难以满足，尤其是热压烧结法只能生产长度为 300mm以内的单支祀材，因此只能通过多节分段Bonding在衬管上以达到一定的长度要求， 这样增加了生产的步骤，提高了靶材生产的成本。
[0007] 等离子喷涂旋转靶材，是将金属或非金属喷涂粉在等离子焰流中加热到熔化或半 熔化状态，并随同等离子焰流，以高速喷射并沉积到预先经过处理过的工件表面上，随着往 复持续的喷涂，可以得到一定厚度的靶材。由于等离子喷涂温度高，几乎可以喷涂所有难熔 金属及陶瓷粉末；并且喷涂过程为一次成型，喷涂靶材的尺寸不受限制，步骤简单，方便灵 活。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种结构致密、成分均匀、导电性好、无裂纹的 掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制备方法。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材，以质量百 分比计，该靶材包括80-99. 5%的SiC和0. 5-20%的掺杂金属，其中所述掺杂金属包括Ti、 Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一种或几种。
[0010] 本发明还提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：
[0011] 掺杂金属的Sic喷涂粉的制备；
[0012] 喷涂基体的处理；
[0013] 喷涂打底层；
[0014] 采用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层。
[0015] 进一步地，所述掺杂金属的SiC喷涂粉的制备包括：将80-99. 5wt %的SiC粉末和 0. 5-20wt %的掺杂金属粉末混合，在1700-1950°c下氢气气氛中烧结6-10小时，然后破碎 得到100-400目的喷涂粉末，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一 种或几种。
[0016] 进一步地，所述SiC粉末的纯度不低于99. 95wt%，所述SiC粉末的粒径为l-5um; 所述掺杂金属粉末的纯度不低于99. 5wt%，所述掺杂金属粉末的粒度在-400目以下。[0017] 进一步地，所述喷涂基体的处理包括：清洗、打磨去除所述喷涂基体表面的油渍和 氧化层，然后采用喷砂粗化所述喷涂基体表面。
[0018] 进一步地，所述喷涂打底层是在所述喷涂基体表面喷涂0. 1-0. 3mm的合金涂层。
[0019] 进一步地，所述喷涂合金涂层是采用等离子喷涂法喷涂镍包铝、镍铬、镍铬铝或镍 铬铝钇粉末，或采用电弧法喷涂铝青铜或镍铝合金丝。
[0020] 进一步地，所述用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过 程中，所述喷涂基体的转速为30-80r/min，喷枪与所述喷涂基体间的距离为120-200mm，喷 枪的移动速度为300-800mm/min。
[0021] 进一步地，所述用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过 程中，所述喷涂基体内通水冷却。
[0022] 进一步地，所述用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过 程中，所述喷涂基体表面用压缩气流进行冷却，所述喷涂基体表面温度控制在80-120°C。
[0023] 本发明提供的一种掺杂金属的SiC基旋转祀材及其制备方法，掺杂金属的SiC基 旋转靶材结构致密、成分均匀、导电性好、无裂纹，其喷涂长度和直径不受限制，其靶材的相 对密度可达到90% -95%之间。
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例提供的掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备流程图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明实施例提供的一种掺杂金属的SiC基旋转靶材，以质量百分比计，该靶材 包括80-99. 5%的SiC和0. 5-20%的掺杂金属，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、 Ag、Sn和Zn中的一种或几种。
[0026] 参见图1，本发明实施例提供的一种掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备方法，包括 如下工艺步骤：
[0027] 掺杂金属的SiC喷涂粉的制备：将质量百分比为80-99. 5wt %、纯度不低于 99.95?丨％、粒径为1-511111的31(：粉末与质量百分比为0.5-2〇￥丨％、纯度不低于99.5%、粒 度在-400目以下的掺杂金属粉末，经机械混合后在1700-1950°C下氢气气氛烧结6-10小 时，然后球磨破碎，得到100-400目的喷涂粉末，其中掺杂金属可以是Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、 Sn和Zn中的一种或几种。
[0028] 喷涂基体的处理：用清洗及机械打磨法去除喷涂基体表面的油渍和氧化层，然后 利用喷砂使喷涂基体表面达到一定的粗糙度，以增加基体与涂层的结合强度。
[0029] 喷涂打底层：采用等离子喷涂法在喷涂基体表面喷涂一层厚度为0. 1-0. 3mm的镍 包铝（Ni/Al)、镍铬（Ni/Cr)、镍铬铝（Ni/Cr/Al)或镍铬铝钇（Ni/Cr/Al/Y)合金涂层，或者 采用电弧喷涂法在喷涂基体表面喷涂一层厚度为〇. 1-0. 3mm的铝青铜或镍铝合金丝。其中 喷涂打底层过程中，喷涂基体绕中心轴旋转，喷枪与喷涂基体保持一定的距离并沿喷涂基 体方向以一定的速度往复来回匀速移动。喷涂打底层的具体喷涂参数如表1所示。
[0030] 表1喷涂打底层的喷涂参数：
[0031]
【主权项】
1. 一种掺杂金属的Sic基旋转靶材，其特征在于：以质量百分比计，该靶材包括 80-99. 5%的SiC和0. 5-20%的掺杂金属，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn 和Zn中的一种或几种。
2. -种如权利要求1所述的掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： 掺杂金属的SiC喷涂粉的制备； 喷涂基体的处理； 喷涂打底层； 采用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂金属的SiC喷涂粉的制备 包括：将80-99. 5wt%的SiC粉末和0. 5-20wt%的掺杂金属粉末混合，在1700-1950°C下氢 气气氛中烧结6-10小时，然后破碎得到100-400目的喷涂粉末，其中所述掺杂金属包括Ti、 Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一种或几种。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述SiC粉末的纯度不低于 99. 95wt%，所述SiC粉末的粒径为l-5um ;所述掺杂金属粉末的纯度不低于99. 5wt%，所述 掺杂金属粉末的粒度在-400目以下。
5. 按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂基体的处理包括：清洗、打 磨去除所述喷涂基体表面的油渍和氧化层，然后采用喷砂粗化所述喷涂基体的表面。
6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述喷涂打底层是在所述喷涂基体 表面喷涂〇.卜〇. 3mm的合金涂层。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述喷涂合金涂层是采用等离子喷 涂法喷涂镍包铝、镍铬、镍铬铝或镍铬铝钇粉末，或采用电弧法喷涂铝青铜或镍铝合金丝。
8. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述采用等离子喷涂工艺在喷涂基 体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过程中，所述喷涂基体的转速为30-80r/min，喷枪与所 述喷涂基体间的距离为120_200mm，喷枪的移动速度为300-800mm/min。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述采用等离子喷涂工艺在喷涂基 体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过程中，所述喷涂基体内通水冷却。
10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述采用等离子喷涂工艺在喷涂基 体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层的过程中，所述喷涂基体表面用压缩气流进行冷却，所述 喷涂基体表面温度控制在80-120°C。
【专利摘要】本发明提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材，以质量百分比计，该靶材包括80-99.5％的SiC和0.5-20％的掺杂金属，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一种或几种。本发明还提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备方法，包括：掺杂金属的SiC喷涂粉的制备；喷涂基体的处理；喷涂打底层；采用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层。本发明提供的掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制备方法，掺杂金属的SiC基旋转靶材结构致密、成分均匀、导电性好、无裂纹，其喷涂长度和直径不受限制，其靶材的相对密度可达到90％-95％之间。
【IPC分类】C23C4-10
【公开号】CN104593714
【申请号】CN201410841842
【发明人】不公告发明人
【申请人】北京恒隆科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月30日