本发明属于靶材烧结装置技术领域，具体涉及一种用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置。
背景技术
靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。靶材主要应用于光伏电池、平板显示器、大规模集成电路、微电子器件及装饰涂层等产业，是一种高附加值的功能材料，随着我国电子信息产业的迅速发展，我国已成为世界上溅射靶材需求最大的国家之一。采用平面靶材进行镀膜，其缺点是薄膜沉积厚度均匀性不容易控制，靶材利用率低，刻蚀靶材均匀性差。而相比平面靶材，采用管状旋转靶材的利用率从平面靶的30％-50％可增加到旋转靶的80％以上。由于管状旋转靶材具有利用率高的特点，在市场上得到广泛重视。但是靶材的烧结对温度的敏感性要求非常高，由于管状靶材在烧结过程中的受热不均匀，烧结产品容易出现靶材收缩的不均匀问题。另外，通常炉膛结构的设计和材料的选择存在诸多隐患，往往会造成炉膛开裂、下沉、变形等现象，不能满足产品的正常烧结。
技术实现要素：
为了至少解决以上提到的现有技术存在的技术问题之一，本发明实施例公开了一种用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，该烧结装置包括：
烧结装置本体，该烧结装置本体包括炉膛上盖、炉膛本体和炉膛下盖，其中炉膛上盖与炉膛本体的上部紧固连接，炉膛下盖与炉膛本体的下部可活动连接；
承烧台，设置在炉膛下盖上，用于放置管状靶材；
旋转组件，用于旋转承烧台。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，旋转组件包括磁旋转组件。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，炉膛上盖、炉膛本体和炉膛下盖由耐火材料纤维板通过楔形结构错缝拼接而成。
进一步，本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，耐火材料纤维板中设置有刚玉支撑柱。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，炉膛下盖与炉膛本体之间通过台阶密封方式可活动连接。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，炉膛本体外层采用纳米级陶瓷纤维板。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，烧结装置的外部设置有密封罐体，该密封罐体为双层水冷结构。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，还设置有用于固定烧结装置的炉体框架。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，炉体框架包括圆筒形套筒，该圆筒形套筒设置在烧结装置外部。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，该烧结装置还包括升降组件，用于驱动炉膛下盖的升降。
本发明一些实施例公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，该烧结装置还包括导向组件，用于升降组件的升降导向和定位。
本发明公开实施例提供的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，通过管状靶材的旋转，实现了管状靶材烧结过程中加热温度的均匀性，减小了大尺寸管状靶材在加热过程中受热不均的问题，能够制备出收缩均匀、烧结不形变、不开裂的大尺寸管状靶材。
附图说明
图1实施例1内旋转高温烧结装置组成示意图
图2实施例2内旋转高温烧结装置中磁旋转组件示意图
图3实施例3耐火材料纤维板拼装结构示意图
图4实施例4纤维板咬口拼装示意图
图5实施例5炉膛下盖与炉膛本体密封连接方式示意图
图6实施例6内旋转高温烧结装置炉体框架示意图
附图标记
10、炉膛上盖11、炉膛本体
12、炉膛下盖13、承烧台
14炉膛底座2、减速电机
3、磁旋转组件31、内磁转子
32、外磁转子33、隔离套
41、炉体框架42、升降组件
43、炉体框架底座111、固定组件
112、密封台阶51、第一耐火材料纤维板
52、第二耐火材料纤维板53、第三耐火材料纤维板
512、第一楔形连接缝523、第二楔形连接缝
612、第三楔形连接缝
具体实施方式
在这里专用的词“实施例”，作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。本法实施例中性能指标测试，除非特别说明，采用本领域常规试验方法。应理解，本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明公开的内容。
除非另有说明，否则本文使用的技术和科学术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。作为本发明中的其它未特别注明的原材料、试剂、试验方法和技术手段均指本领域内普通技术人员通常使用的原材料和试剂，以及通常采用的实验方法和技术手段；本发明公开述及的可活动连接，通常是指炉膛下盖与炉膛本体下端可以密封连接，需要时二者可以分开，便于向炉膛本体中放置管状靶材坯体，例如，可以将炉膛下盖与承烧台向下移动一定距离，然后将管状靶材坯体放置在承烧台上，然后向上移动炉膛下盖，与炉膛本体连接并密封。
本发明实施例公开了一种用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，该烧结装置包括烧结装置本体，该烧结装置本体包括炉膛上盖、炉膛本体和炉膛下盖；承烧台，承烧台设置在装置本体的炉膛下盖上，用于放置管状靶材；旋转组件，用于旋转承烧台。
一些实施方式中，炉膛本体采用耐火材料纤维板拼接而成，通常，先将耐火材料纤维板通过楔形结构相互连接，得到连接紧密的耐火材料纤维板组件，该组件可以水平设置，同样的耐火材料纤维板组件可以在垂直方向依次从下而上设置，上下相邻的耐火材料纤维板组件之间连接时，楔形结构的连接缝交错设置，即每个楔形结构的连接缝不与其它连接缝相接通，减少炉膛热量散失，提高炉膛内部温度均一性。在垂直方向直接相邻的两个耐火材料纤维板组件之间，通过咬口拼装方式连接，确保两者之间紧密连接且满足炉膛本体所需的机械强度。通常情况下，炉膛本体内部形成圆柱形空腔。在一些实施方式中，在耐火材料纤维板中设置有刚玉管支撑结构，有效的克服了设备使用过程中耐材下沉、开裂、变形等现象。在一些实施方式中，耐火材料纤维板为高纯氧化铝纤维板，例如，该纤维板中氧化铝含量＞95％，高纯氧化铝纤维板在拼装之前经过1600℃高温再次烧结，保证了耐火材料的使用效果和使用寿命。在一些实施方式中，炉膛外层还设置有纳米陶瓷纤维板，用于对炉膛本体的保温。
一些实施方式中，炉膛上盖采用耐火材料纤维板拼接而成，通常，先将耐火材料通过楔形结构相互连接，得到连接紧密的耐火材料纤维板组件，相邻的耐火材料纤维板组件之间连接时，楔形结构的连接缝交错设置，即每个楔形结构的连接缝不与其他连接缝相连接。在一些实施方式中，炉膛本体、炉膛上盖的耐火材料纤维板组件中设置有刚玉支撑柱。
在一些实施方式中，炉膛下盖采用耐火材料纤维板拼接而成，通常，先将耐火材料通过楔形结构相互连接，得到连接紧密的耐火材料纤维板组件，相邻的耐火材料纤维板组件之间连接时，楔形结构的接缝交错设置，即每个楔形结构的连接缝不与其他接缝相连接。在一些实施方式中，炉膛下盖的耐火材料纤维板组件中设置有刚玉支撑柱，可以将承受的力转移到炉底的支撑架上，保护耐火材料不受损坏。在一些实施方式中，炉膛下盖与炉膛本体采用台阶状结构相连接密封，即在炉膛下盖与炉膛本体相接触的部位，炉膛下盖与炉膛本体上分别设置有相互适配的台阶，台阶之间设置有密封材料，例如1800型纤维棉，组装时，台阶互相适配并能实现良好密封，可以将炉膛下盖与炉膛本体之间完全密封连接。
在一些实施方式中，采用u型硅钼棒为加热元件，采用圆周加热方式设置在圆筒形炉膛中，并用纤维制品夹具固定该加热元件，可整体安装、更换，避免了人为的损坏；测温热偶选用铠装b分度热偶，垂直安装在炉膛顶部中心位置。
作为可选实施方式，旋转组件包括磁旋转组件，炉膛下盖与该旋转组件相连接；旋转组件包括磁性联轴器，磁性联轴器包括外磁转子、内磁转子、隔离套、内外轭铁；工作状态中，由电动机驱动外磁子转动，进而由外磁转子通过磁力作用带动内磁转子旋转，进而通过内磁转子带动炉膛下盖上的承烧台转动，进而放置在承烧台上的管状靶材相对于炉膛本体转动。承烧台通过磁力旋转组件相对于炉膛本体做旋转运动，带动烧结管状靶材在炉膛本体内转动，烧结装置本体保持静止状态，有效减少了大尺寸管状靶材在加热过程中受热不均的问题，而且能够保持炉膛内的良好密封性，确保对烧结气氛的良好控制。作为一些实施方式，旋转组件的旋转速度设置为不超过15转/分钟，通常设置为逆时针旋转，进一步，旋转速度可以在此范围内变频调速。
在一些实施方式中，高温烧结装置的外部还可以设置用于固定该高温烧结装置的炉体框架，炉体框架可以为圆筒形套筒，设置在烧结装置外部，用于固定整个烧结装置。在一些实施方式中，可以根据所需的高度，将炉膛本体与炉体框架相互固定连接，在炉体框架中还设置有升降组件，将炉膛底座固定在升降组件上，通过控制升降组件来实现炉膛下盖的上升或下降。通常炉膛底座设置在炉膛本体下面，用于承载炉膛本体。
在一些实施方式中，炉体框架主体基本结构是一个设置在烧结装置外部的圆柱型套筒，全部采用国标a3型钢和板材焊接而成，表面进行防锈喷漆处理，防止高温对操作人员造成的意外伤害。
作为可选实施方式，炉膛下盖的升降组件包括升降链条，该升降链条带动炉膛下盖上下运动，同时带动承烧台运动，同时在升降组件行程的始末位置都安装了行程开关，可以实现双重保护；还包括导向组件，用于升降组件的升降导向和定位。
作为可选实施方式，可以在炉体两侧的立柱上设置两组导向柱作为导向组件，保证炉膛下盖运行稳定。
作为可选实施方案，烧结装置本体可以设置为密封式结构。
作为可选实施方案，采用大抽速旋片式真空泵提供真空，可以在较短的时间内将炉膛内气体抽出，加速炉膛气氛的置换，满足产品烧结的气氛要求。
作为可选实施方式，烧结装置还配备有安全阀、数显压力表和数显真空计，烧结装置本体炉体底部布置有一路气氛接口，气体经耐火材料预热后从炉膛底部中心部位通入炉膛内，炉膛顶部有废气排放口，装有排气阀。
本发明实施例公开的内旋转高温烧结装置可烧结制备管状靶材的长度可达480mm、外径可达360mm。
以下结合实施例对本发明公开的技术细节做进一步说明。
图1为本发明实施例1公开的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置组成示意图，该高温烧结装置包括炉膛本体11，该炉膛本体11为圆筒形，其内部形成圆柱形空腔，且炉膛本体11沿其轴向垂直设置；炉膛上盖10设置在炉膛本体11上部，并且与炉膛本体11连接为一体；炉膛下盖12设置在炉膛本体11下部，炉膛下盖12形状为圆盘形，圆盘形炉膛下盖12的边缘设置为多级台阶，炉膛下盖12的台阶部位与炉膛本体11相密封连接；炉膛下盖12上面，设置有承烧台13；炉膛下盖12下面设置有磁旋转组件3，磁旋转组件3与承烧台13紧固连接，用于承烧台13的转动，进而驱动管状靶材的转动；减速电机2与磁旋转组件3相连接，用于驱动磁旋转组件3。
图2为实施例2公开的内旋转高温烧结装置中磁旋转组件示意图。图2中磁旋转组件包括内磁转子31和外磁转子32，内磁转子31与外磁转子32之间设置有隔离套33；外磁转子32与减速电机2相连接，炉膛下盖12上设置有承烧台13，承烧台13与内转磁子31通过连接轴固定连接；减速电机2驱动外磁转子32转动，外磁转子32转动时在磁感应作用下带动内磁转子31转动，进而带动承烧台13转动；隔离套33上端与炉膛下盖12固定并密封连接。
图3为实施例3公开的耐火材料纤维板拼装结构示意图。图3中，上图(a)中，耐火材料纤维板包括多个第一耐火材料纤维板51、多个第二耐火材料纤维板52和多个第三耐火材料纤维板53，其中，第一耐火材料纤维板51的右侧面设置有凹陷结构，第二耐火材料纤维板52的左右两侧分别设置有凸起结构，第三耐火材料纤维板53的左右两侧分别设置有凹陷结构；第二耐火材料纤维板52的左侧凸起结构与第一耐火材料纤维板51的右侧凹陷结构相适配，拼装在一起时两者之间形成第一楔形连接缝512，形成楔形连接结构；第二耐火材料纤维板52的右侧凸起结构与第三耐火材料纤维板53的左侧凹陷结构相适配，拼装在一起时两者之间形成第二楔形连接缝523，形成楔形连接结构；多个具有凸起结构和凹陷结构的耐火材料纤维板在水平方向依次拼装，即可得到耐火材料纤维板组件；通常第一耐火材料纤维板设置在耐火材料纤维板组件的两端，第二耐火材料纤维板和第三耐火材料纤维板交错设置在耐火材料纤维板组件中部；多个耐火材料纤维板组件在垂直方向依次拼装，可以得到本发明公开中炉膛的耐火材料，图3(b)示意图所示例，其中，包括多个第一耐火纤维板51、多个第二耐火材料纤维板52和多个第三耐火材料纤维板53，耐火材料纤维板组件之间互相连接时，形成的楔形连接缝互相错位设置，即，如图中所示，互相相邻的第一楔形连接缝512、第二楔形连接缝523、第三楔形连接缝612的位置互相交错，各个楔形接缝互不接通，即耐火材料由耐火材料纤维板通过楔形结构连接、错缝设置方式拼接而成。
图4为实施例4公开的纤维板咬口拼装示意图。图4中纤维板a一侧设置有台阶，纤维板b的一侧设置有台阶，相互连接时，纤维板a上设置的台阶与纤维板b上设置的台阶相互适配，形成互相紧密接触的结构，互相咬合。
图5为实施例5公开的炉膛下盖与炉膛本体密封连接方式示意图。图中炉膛下盖12为圆盘形，在炉膛下盖的边缘位置，在其垂直方向依次设置有半径逐渐减小的两个台阶，炉膛本体11的下端，设置有与炉膛下盖边缘位置设置的台阶结构相适配的台阶结构，炉膛本体11与炉膛下盖组装在一起时两者之间形成台阶式连接缝，即密封台阶112，在密封台阶112上设置有1800型纤维棉，炉膛本体11与炉膛下盖12组装时，台阶结构之间的纤维棉发生一定的形变，确保密封台阶112严格密封。
图6为实施例6公开的内旋转高温烧结装置炉体框架示意图。图6中的炉体框架41为圆筒形套筒，垂直设置，其底部设置有框架底座43，且将炉体框架41固定设置在框架底座43上，炉膛本体设置在炉体框架41内部，炉膛本体通过连接部件111与炉体框架41相固定连接；炉膛底座14设置在炉膛下盖下面，用于承载炉膛下盖，升降组件42设置在炉体框架41内侧，并固定在框架底座43上，升降组件42的上部与炉膛底座14相固定连接，升降组件42沿垂直方向上下移动时，可以驱动炉膛下盖的上下移动，便于与炉膛本体组装或分离。
本发明公开实施例提供的用于管状靶材制备的内旋转高温烧结装置，通过管状靶材的旋转，实现了管状靶材烧结过程中加热温度的均匀性，减小了大尺寸管状靶材在加热过程中受热不均的问题，能够制备出收缩均匀、烧结不形变、不开裂的大尺寸管状靶材。
本发明公开的技术方案和实施例中公开的技术细节，仅是示例性说明本发明的构思，并不构成对本发明的限定，凡是对本发明公开的技术细节所做的没有创造性的改变，对本发明公开技术方案的组合使用，都与本发明具有相同的发明构思，都在本发明权利要求的保护范围之内。