[发明专利]难熔稀有金属环形靶材的制备方法与装置

权利要求书

1.一种难熔稀有金属环形靶材的制备装置，其特征在于，包括炉体(5)、真空系统、充气阀(12)、电子枪(4)和水冷模具(9)，所述炉体(5)分为炉室和电子枪室，真空系统分别与炉室和电子枪室相连，充气阀(12)分别与炉室和电子枪室相连，所述水冷模具(9)设于炉室内部，电子枪(4)设于水冷模具(9)上方，所述水冷模具(9)为设有若干个环形水冷槽(8)的模具。

2.根据权利要求1所述的难熔稀有金属环形靶材的制备装置，其特征在于，所述水冷模具(9)上均匀分布有若干个环形水冷槽(8)。

3.根据权利要求1所述的难熔稀有金属环形靶材的制备装置，其特征在于，所述真空系统包括炉室真空系统和电子枪真空系统，所述炉室真空系统与炉室相连，所述电子枪真空系统与电子枪室相连，炉室真空系统包括机械泵(1)、罗茨泵(2)和扩散泵(11)，电子枪真空系统包括机械泵(1)、罗茨泵(2)和分子泵(3)。

4.一种使用权利要求1-3所述的难熔稀有金属环形靶材的制备装置进行难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、装料：在水冷模具(9)的水冷槽(8)内装入难熔稀有金属原料(13)；

B、抽真空：闭合炉体(5)，通入冷却循环水，开启真空系统，进行真空处理；

C、预热电子枪(4)；

D、设定电子束照射模式：设定电子枪(4)的电子束照射模式，使电子束(6)照射水冷模具(9)的其中一个水冷槽(8)；

E、电子束熔炼：启动电子枪(4)，照射并熔炼步骤D中所述水冷槽(8)中的难熔稀有金属原料(13)，形成难熔稀有金属熔池(7)；

F、制备环形难熔稀有金属靶材毛坯：减小电子枪(4)功率，实现难熔稀有金属熔池(7)自下而上逐渐凝固，关闭电子枪(4)；

G、连续制备：将电子束(6)照射位置设定为下一个水冷槽(8)，重复步骤E至步骤G，直至所有水冷槽(8)内的难熔稀有金属原料(13)全部熔炼、凝固完成；

H、降温取件：冷却降温，取出环形难熔稀有金属靶材毛坯。

5.根据权利要求4所述的难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤E为：启动电子枪(4)，增加电子枪(4)功率至30kw-50kw，照射熔炼第一个水冷槽(8)内的难熔稀有金属原料(13)，形成难熔稀有金属熔池(7)，保持难熔稀有金属熔池(7)稳定状态10min-20min。

6.根据权利要求4所述的难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤B的抽真空处理为：启动炉室真空系统的机械泵(1)，将炉室真空抽至1000Pa以下后，启动罗茨泵(2)，将炉室真空抽至10Pa以下后，启动扩散泵(11)，将炉室真空抽至0.05Pa以下；启动电子枪真空系统的机械泵(1)，将电子枪室真空抽至1000Pa以下后，启动罗茨泵(2)，将电子枪室真空抽至10Pa以下后，启动分子泵(3)，将电子枪室真空抽至0.005Pa以下。

7.根据权利要求4所述的难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤C为：将电子枪(4)灯丝电流设置为800mA，对电子枪(4)进行预热，预热时间15min。

8.根据权利要求4所述的难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，难熔稀有金属原料(13)的杂质含量≤0.5％。

9.根据权利要求4所述的难熔稀有金属环形靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤H中，冷却降温的时间为15min。