[发明专利]难熔稀有金属环形靶材的制备方法与装置

说明书

本发明涉及一种难熔稀有金属环形靶材的制备方法与装置，属于金属靶材的制备技术领域。所述装置包括炉体、真空系统、充气阀、电子枪和水冷模具，所述炉体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，充气阀分别与炉室和电子枪室相连，所述水冷模具设于炉室内部，电子枪设于水冷模具上方，所述水冷模具为设有若干个环形水冷槽的模具。本发明所述的技术方案可简化难熔稀有金属靶材的制备工艺，降低后续加工难度，提高产品的出成效率和纯度。

技术领域

本发明涉及一种难熔稀有金属环形靶材的制备方法与装置，属于金属靶材的制备技术领域。

背景技术

在本技术领域中，难熔稀有金属指熔点高于1650℃的稀有金属，包括铌、钽、钛、钼中的一种或多种。目前，环形难熔稀有金属靶材主要通过粉末冶金的方式来制备，该方式工艺路线繁琐，成本较高，同时制备出的产品致密性较差，同时，在整个生产过程中，初级原料为高纯难熔稀有金属粉，经过后续多道生产工艺，生产过程中会对产品产生多次污染，导致最终得到的产品纯度低于初始原料的纯度。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种新的难熔稀有金属环形靶材的制备方法与装置。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种难熔稀有金属环形靶材的制备装置，包括炉体、真空系统、充气阀、电子枪和水冷模具，所述炉体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，充气阀分别与炉室和电子枪室相连，所述水冷模具设于炉室内部，电子枪设于水冷模具上方，所述水冷模具为设有若干个环形水冷槽的模具。优选地，所述环形水冷槽的深度为10mm-50mm。

目前，环形难熔稀有金属靶材主要通过粉末冶金的方式来制备，工艺路线繁琐，成本较高，制备出的产品致密性较差。同时，在整个生产过程中，初级原料为高纯难熔稀有金属粉，经过后续多道生产工艺，生产过程中会对产品产生多次污染，导致最终得到的产品纯度低于初始原料的纯度。

本发明所述的难熔稀有金属环形靶材的制备装置，通过电子束熔炼的方式在环形水冷模具中进行难熔稀有金属靶材的制备，工艺简单，成本低，最终产品纯度高。

进一步地，所述水冷模具上均匀分布有若干个环形水冷槽。

进一步地，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、罗茨泵和扩散泵，电子枪真空系统包括机械泵、罗茨泵和分子泵。

一种使用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包括以下步骤：

A、装料：在水冷模具的水冷槽内装入难熔稀有金属原料；

B、抽真空：闭合炉体，通入冷却循环水，开启真空系统，进行抽真空处理；

C、预热电子枪；

D、设定电子束照射模式：设定电子枪的电子束照射模式，使电子束照射水冷模具的其中一个水冷槽；

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

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

G、连续制备：将电子束照射位置设定为下一个水冷槽，重复步骤E至步骤G，直至所有水冷槽内的难熔稀有金属原料全部熔炼、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。