一种旋转靶材的烧结垫片及烧结方法与流程

本发明属于靶材烧结，涉及一种旋转靶材的烧结垫片及烧结方法。

背景技术：

1、目前，在氧化物靶材的烧结工艺中，烧结过程主要分为两段，低温烧结及高温烧结。在烧结过程中，将待烧结的产品放置在烧结载体上，以确保靶材与载体之间有良好的接触。烧结载体一般采用氧化铝材质，其具有较好的高温耐受性和导热性能。

2、传统的旋转靶材烧结工艺，在生产短节距靶材时，生坯通常会竖放在承烧板上一起烧结。然而，随着更长的靶材需求逐渐增加，为了减少拼接缝隙数量，靶材的重量也随之增加。这导致了靶材收缩时的摩擦阻力变大，使得靶材端与承烧板接触时易发生变形、开裂，从而影响了靶材的良率，增加了生产成本。

3、公开号为cn111072379a的专利文献公布了一种适用于管状旋转陶瓷靶材的承烧板及烧结方法，通过将管状旋转陶瓷靶材生坯置于上部设有内凹的圆锥斜面的承烧板上进行烧结，靶材的底部与承烧板的圆锥斜面形成移动面，促进靶材的充分烧结。该技术方案存在以下问题：（1）烧结垫片底部与炉车承烧板未留有缝隙，不利于靶材在低温烧结时的水分及有机物挥发，易造成靶材在此阶段开裂，靶材在高温烧结时需通入氧气气氛防止靶材挥发，底部未留有缝隙有靶材密度不合格的风险；（2）烧结垫片上方通体斜坡，在收缩时容易导致靶材收缩不均，造成靶材底部圆度不合格，无法正常加工，同时存在倾倒风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的之一在于提供一种旋转靶材的烧结垫片。

2、本发明的目的之二在于提供一种旋转靶材的烧结方法。

3、本发明提供的烧结垫片结构简单，使用该烧结垫片进行烧结可改善旋转靶坯在烧结时因脱脂导致的开裂现象，提高烧结密度合格率，有效提高靶材的良率。

4、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

5、一种旋转靶材的烧结垫片，包括圆盘主体、设置在圆盘主体下端的垫脚、贯穿圆盘主体上下端的通气孔；所述圆盘主体的上表面内凹形成内凹结构，所述内凹结构包括外侧的环形斜面和位于环形斜面内的圆盘平台；

6、所述圆盘主体的上表面的粗糙度为0.2~3.2μm；所述环形斜面同一水平线上各处的斜面角度保持相同，所述环形斜面的斜面角度为5~45°；所述圆盘平台的平整度≤0.1。

7、进一步地，所述环形斜面为环形直斜面；所述通气孔设置在圆盘平台的中心。

8、进一步地，环形斜面的外径与圆盘主体的外径保持一致；所述环形斜面的内径与圆盘平台的外径保持一致；所述环形斜面的外径为160~260mm，所述圆盘平台外径为145~210mm。

9、合适的环形斜面的斜面角度、圆盘主体的上表面的粗糙度、圆盘平台的平整度，能够有效降低旋转靶材坯在烧结时因收缩导致与烧结垫片的摩擦力，有利于靶材致密化及防止靶材产生变形、开裂等缺陷。进一步地，所述圆盘主体的上表面的粗糙度为0.5~1.6μm；所述环形斜面的斜面角度为10~35°；所述圆盘平台的平整度≤0.1。

10、进一步地，所述圆盘主体的密度为2~5g/cm3；所述圆盘主体的耐受温度为1500~1700℃；所述圆盘主体的维氏硬度≥16gpa。

11、进一步地，所述圆盘主体的材质为掺sio2的al2o3陶瓷材料；其中，al2o3：sio2的质量占比为90%~100%：10%~0%。

12、进一步地，所述垫脚设有多个；多个垫脚之间留有间距。

13、进一步地，所述垫脚之间的间距为10~50mm；所述垫脚的高度为5~30mm。

14、进一步地，所述垫脚与圆盘主体一体成型。一体式结构可有效节省装炉烧结时烧结垫片的占地面积，节省炉内空间。

15、一种旋转靶材的烧结方法，使用所述的烧结垫片，在烧结垫片与旋转靶材坯接触的位置撒一层氧化铝砂，将旋转靶材坯置于环形斜面上，烧结后得旋转靶材。

16、进一步地，氧化铝砂的粒径为100~800μm。

17、进一步地，旋转靶材坯的内径120~230mm，外径140~260mm，长度250~2000mm。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、本发明的烧结垫片设置环形斜面和圆盘平台，在烧结过程中，通过将管状旋转靶材置于环形斜面上进行烧结，靶材的底部与环形斜面形成移动面，促进靶材的充分烧结。设置合适的环形斜面的斜面角度、圆盘主体的上表面的粗糙度、圆盘平台的平整度，在靶材低温烧结阶段，通气孔及垫脚的设置为靶材挥发水分及添加剂提供了充分的通气条件，解决了低温烧结过程中靶材易开裂的问题。在靶材高温烧结阶段，通气孔及垫脚的设置为靶材底部内壁和氧气的接触提供了充分的条件，解决了高温烧结过程中靶材密度不合格的问题。同时，在靶材高温烧结阶段，在靶材自身的重力、高温烧结的收缩性和烧结垫片与靶材中间的氧化铝砂的共同作用下，由内凹型圆盘提供的内凹环形斜面提供的定向功能使靶材在烧结后的圆度保持在可加工范围内，提高靶材良率。收缩至一定程度后，通过烧结垫片上圆盘平台的设置，靶材由环形斜面转移至圆盘平台，利于靶材均匀收缩的同时，满足靶材底部的圆度的要求，也不会存在倾倒风险。

技术特征：

1.一种旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述烧结垫片包括圆盘主体、设置在圆盘主体下端的垫脚、贯穿圆盘主体上下端的通气孔；所述圆盘主体的上表面内凹形成内凹结构，所述内凹结构包括外侧的环形斜面和位于环形斜面内的圆盘平台；

2.如权利要求1所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述环形斜面为环形直斜面；所述通气孔设置在圆盘平台的中心。

3.如权利要求1或2所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述环形斜面的外径与圆盘主体的外径保持一致；所述环形斜面的内径与圆盘平台的外径保持一致；所述环形斜面的外径为160~260mm，所述圆盘平台外径为145~210mm。

4.如权利要求1所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述圆盘主体的上表面的粗糙度为0.5~1.6μm；所述环形斜面的斜面角度为10~35°。

5.如权利要求1所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述圆盘主体的密度为2~5g/cm3；所述圆盘主体的耐受温度为1500~1700℃；所述圆盘主体的维氏硬度≥16gpa。

6.如权利要求1或5所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述圆盘主体的材质为掺sio2的al2o3陶瓷材料；其中，al2o3：sio2的质量占比为90%~100%：10%~0%。

7.如权利要求1所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述垫脚设有多个；多个垫脚之间留有间距。

8.如权利要求6所述的旋转靶材的烧结垫片，其特征在于，所述垫脚之间的间距为10~50mm；所述垫脚的高度为5~30mm。

9.一种旋转靶材的烧结方法，其特征在于，使用权利要求1~8任一项所述的烧结垫片，在烧结垫片与旋转靶材坯接触的位置撒一层氧化铝砂，将旋转靶材坯置于环形斜面上，烧结后得旋转靶材。

10.如权利要求9所述的旋转靶材的烧结方法，其特征在于，氧化铝砂的粒径为100~800μm。

技术总结
本发明属于靶材烧结技术领域，涉及一种旋转靶材的烧结垫片及烧结方法。烧结垫片包括圆盘主体、设置在圆盘主体下端的垫脚、贯穿圆盘主体上下端的通气孔；所述圆盘主体的上表面内凹形成内凹结构，所述内凹结构包括外侧的环形斜面和位于环形斜面内的圆盘平台；所述圆盘主体的上表面的粗糙度为0.2~3.2μm；所述环形斜面同一水平线上各处的斜面角度保持相同，所述环形斜面的斜面角度为5~45°。本发明提供的烧结垫片结构简单，使用该烧结垫片的烧结方法可改善旋转靶坯在烧结时因脱脂导致的开裂现象，提高烧结密度合格率，有效提高靶材的良率。

技术研发人员：高日旭,刘文杰,余芳,李明鸿
受保护的技术使用者：先导薄膜材料（淄博）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15