[发明专利]一种铜旋转靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种铜旋转靶材的制备方法。所述铜旋转靶材的制备方法包括以下步骤：(1)制备铜粉末；(2)对背管进行表面喷砂处理；(3)将喷砂处理后的背管安装在机架上，机架带动背管旋转和沿轴向运动，设定冷喷涂工艺参数，通过喷枪将所述铜粉末喷涂至背管的表面形成铜涂层，铜涂层达到所需厚度后，得到铜旋转靶材。本发明制备的铜旋转靶材的相对密度高，涂层厚度可调，铜粉综合上粉率高。

技术领域

本发明涉及溅射靶材技术领域，具体涉及一种铜旋转靶材的制备方法。

背景技术

铜靶材是真空镀膜行业溅射靶材中的一种，是高纯铜材料经过系列加工后的产品，具有特定的尺寸和形状。高纯铜靶材特别是超高纯铜靶材具有许多优良的特性，目前已广泛应用于电子、通信、超导、航天等尖端领域。

目前，铜旋转靶材的制备工艺主要是采用一体挤压成型，该方法所制备的靶材有以下不足：1)靶材组织性能不均匀，由于挤压时金属的流动性不均匀，致使挤压制品存在表层与中心、头部和尾部的组织性能不均匀的问题；3)制备不同厚度的靶材，需要不同的模具，大大增加了成本和靶材厚度不可控性。

冷喷涂技术(CS，Cold Spray)，又称为气体动力喷涂技术，是指当具有一定塑性的高速固态粒子与基体碰撞后，经过强烈的塑性变形而发生沉积形成涂层的方法，该方法具有以下优点：(1)冷喷涂基体表面的温度低于150℃，不会使基体产生内应力，无变形和相变；(2)涂层无热应力，可以喷涂厚靶材；(3)涂层致密，靶材孔隙率低。因此，可利用冷喷涂技术制备铜旋转靶材，以期制备得到密度高的铜旋转靶，提高铜粉综合上粉率和靶材品质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种铜旋转靶材的制备方法，该方法制备的铜旋转靶材的相对密度高，涂层厚度可调，铜粉综合上粉率高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种铜旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备铜粉末；

(2)对背管进行表面喷砂处理；

(3)将喷砂处理后的背管安装在机架上，机架带动背管旋转和沿轴向运动，设定冷喷涂工艺参数，通过喷枪将所述铜粉末喷涂至背管的表面形成铜涂层，铜涂层达到所需厚度后，得到铜旋转靶材。

本发明利用冷喷涂工艺制备铜旋转靶材，制备工艺简单，操作方便，且靶材尺寸和涂层厚度不受限制，靶材致密度高，铜粉综合上粉率高，适合大规模工业生产。

优选地，所述铜粉末的粒径为15-45μm，氧含量小于1000ppm，可进一步提高铜粉综合上粉率。

优选地，喷枪的出口处温度为530℃～590℃，送粉压力为3.8～4.7MPa，有利于提高铜粉综合上粉率。

试验发现，本发明通过优选上述铜粉末的颗粒粒径、喷枪的出口处温度和送粉压力，有利于进一步提高铜旋转靶材的密度、组织一致性和铜粉综合上粉率。

送粉量越慢，越有利于将铜粉末均匀地喷涂在背管上，但是喷涂效率较低，优选地，所述步骤(3)中，冷喷涂工艺参数中的送粉量为4～6kg/h。

优选地，所述步骤(3)中，背管的转速为15～25r/min，背管的轴向移动速度为40～60mm/min，使铜粉末更均匀地喷涂在背管上，不会导致单个区域喷涂涂层过厚，进而造成涂层与背管的结合强度降低。

喷枪与背管中心轴线的距离太远，导致粒子的速度降低，动能减少，造成涂层与背管的结合强度降低；喷枪与背管中心轴线的距离太近，导致粒子的速度过大，导致粉末飞溅，上粉率降低，优选地，所述步骤(3)中，喷枪与背管中心轴线的距离为30～55mm，喷枪的步升距离为0.25～0.5mm/次。

优选地，所述背管的材质为铝合金、不锈钢或钛。