旋转锌镁靶材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了旋转锌镁靶材及其制备方法，其是一种圆柱形结构，其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。本发明专利技术把合金材料直接浇铸在衬管上，与衬管的接合强度高。采用电阻炉坩埚下浇的方法，避免溶液表面的氧化浮渣进入模具，避免浇铸过程镁元素的氧化燃烧。采用由下向上的顺序凝固方法，结合浇铸速度和冷却速度的控制，可以达到排气排渣、避免缩孔，解决铸造的常见缺陷问题。

【技术实现步骤摘要】
旋转锌镁靶材及其制备方法
本专利技术涉及一种旋转锌镁靶材及其制备方法。
技术介绍
氧化锌（ZnO）薄膜是一种有广泛应用前景的直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度约为3.37eV,激子结合能为60meV，具有光电、光敏、压电和压敏等特性。随着研究的深入，发现适当掺杂及制备工艺的改变，可以在一定程度上优化薄膜的光、电、磁等特性，其中ZnMgO薄膜作为一种新兴的光电材料具有独特的优势，Mg掺杂可以有效调节ZnO和MgO形成的三元化合物Zn1-xMgxO的禁带宽度，并且其对可见光的透过率提高至85%以上。因而，ZnMgO薄膜在紫外探测器、平板显示器、紫外发光器件等领域具有广泛的应用前景。ZnMgO薄膜的制备方法有很多种，其中通过ZnMg二元合金靶材，在适当的氩气和氧气环境下反应溅射，在基体上形成ZnMgO薄膜，是一种可以大面积生产的制备方法。镀膜靶材分形状为平面靶材和旋转靶材，平面靶材的利用率为30%左右，而旋转靶材的利用率在80%以上。旋转靶材具有利用率高，使用周期长，减少了换靶时间，并且镀膜均匀的优势。因此旋转靶材是目前及以后靶材的一个主流制备及使用方式。
技术实现思路
本专利技术提供一种采用真空铸造的方式生产的旋转锌镁靶材。本专利技术的技术方案是提供一种旋转锌镁靶材，其是一种圆柱形结构，其特征在于：其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。优选的，所述靶材层的长度为500~4000mm，厚度5mm~20mm。优选的，所述靶材层通过浇铸的方式在所述衬管上。优选的，所述靶材层两端均设置有环形凸出的密封环。本专利技术还提供一种制备方法，其包括以下步骤：1）在真空环境下，向熔炼炉中加入块状或粉状的锌，然后加入覆盖剂，加热熔化，加热温度为450~750℃；2）在真空环境下，加入块状或粉状的镁，加热熔化，加热温度为450~750℃；3）在真空环境下，搅拌，使得锌和镁充分混合，得到混合熔液；4）在真空环境下，将衬管固定在模具内，将步骤3得到的混合熔液浇铸在模具与衬管之间的间隙；5）冷却，使得混合熔液凝固形成管坯；6）外观加工，将冷却后的管坯，根据磁控溅射机台尺寸要求，利用车床加工外径及两端的密封环。优选的，所述步骤4）中，从模具底部注入混合熔液进行浇铸；模具浇铸熔液上升速度为400~500mm/分钟；浇铸温度450~550℃。优选的，所述步骤5）中，将水雾冷却器放进衬管底部，由电机驱动水雾冷却器由下向上移动，冷却得到管坯；水雾冷却器提升速度200~500mm/分钟。优选的，所述模具为铸铁模具。优选的，所述熔炼炉为下浇式的电阻炉。本专利技术采用独特的工艺，把合金材料直接浇铸在衬管上，与衬管的接合强度高，能承受较大的溅射镀膜功率，提高镀膜效率，是其他生产工艺所无法达到的。如把合金管分节焊接绑定在衬管上的方法。采用电阻炉坩埚下浇的方法，避免溶液表面的氧化浮渣进入模具，避免浇铸过程Mg元素的氧化燃烧。采用由下向上的顺序凝固方法，结合浇铸速度和冷却速度的控制，可以达到排气排渣、避免缩孔，解决铸造的常见缺陷问题。附图说明图1是本专利技术最佳实施例的旋转锌镁靶材的剖视结构示意图；图2是本专利技术的制备方法的结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。如图1和图2所示，本专利技术的旋转锌镁靶材是圆柱形结构，包括中空的筒形的金属衬管10，以及包覆在所述衬管10外周壁上的靶材层12；靶材层12为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。靶材层外壁经过机加工，以满足外径、以及表面粗糙度的要求，并且靶材层两端均设置有环形凸出的密封环14，用于安装和密封。本专利技术采用真空铸造的方式，生产旋转锌镁靶材。旋转锌镁靶材的生产制备流程由锌镁二元合金的真空熔炼、模具浇铸、水雾冷却、外观加工四部分构成。1）合金熔炼合金成份Mg2~5wt%，其余为Zn。熔炼炉16为下浇式的电阻炉，首先用塞棒18堵住下浇口。熔炼先加入Zn，加入覆盖剂，熔化后，再加入Mg。完全熔化后，搅拌均匀。旋转塞棒打开浇注口，控制浇铸速度。熔炼温度450~750℃。2）模具浇铸采用铸铁模具22，衬管10固定模具22内，熔液由浇道20流入铸铁模具22与衬管10的间隙，以便凝固形成管坯。为避免铸造管坯存在气孔，达到排气排渣的目的，模具浇铸由模具22底部注入的工艺方法。模具22浇铸熔液上升速度为400~500mm/分钟。模具22外套设加热块24，以确保浇铸温度450~550℃。3）冷却采用由下向上的水雾冷却方式，达到顺序凝固的目的，防止缩孔的形成。首先水雾冷却器（未图示）放进衬管10内孔底部，由电机驱动由下向上移动，冷却产品。水雾冷却器提升速度200~500mm/分钟。4）外观加工浇铸好的浇铸管坯，根据磁控溅射机台尺寸要求，加工外径及两端安装、密封槽。靶材长度500~4000mm，厚度5mm~20mm。以上实施例仅为本专利技术其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.旋转锌镁靶材，其是一种圆柱形结构，其特征在于：其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。

【技术特征摘要】
1.旋转锌镁靶材，其是一种圆柱形结构，其特征在于：其包括中空的筒形的金属衬管，以及包覆在所述衬管外周壁上的靶材层；所述靶材层为锌镁合金，其中，镁的重量百分比为2~5%，其余为锌。2.根据权利要求1所述的旋转锌镁靶材，其特征在于：所述靶材层的长度为500~4000mm，厚度5mm~20mm。3.根据权利要求1所述的旋转锌镁靶材，其特征在于：所述靶材层通过浇铸的方式在所述衬管上。4.根据权利要求1所述的旋转锌镁靶材，其特征在于：所述靶材层两端均设置有环形凸出的密封环。5.根据权利要求1至4其中之一所述的旋转锌镁靶材的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1）在真空环境下，向熔炼炉中加入块状或粉状的锌，然后加入覆盖剂，加热熔化，加热温度为450~750℃；2）在真空环境下，加入块状或粉状的镁，加热熔化，加热温度为450~750℃；3）在真空环...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹兴民，
申请(专利权)人：苏州罗纳尔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32