一种高纯铝旋转靶材的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种高纯铝旋转靶材的制造方法，包括步骤：选取高纯铝圆锭，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；然后进行矫直、退火处理；选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；将高纯铝管坯铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。通过本发明专利技术制得的高纯铝旋转靶材，其显微组织内部的裂纹、气孔、疏松、夹杂、分层等缺陷大大较少，显微组织细小均匀，晶粒度尺寸不大于100微米；其通过氦质谱测漏仪测量的泄漏率数值≤5×10

A manufacturing method of high purity aluminum rotating target

The invention relates to a manufacturing method of high pure aluminum rotating target, including selecting high pure aluminum circular ingot to get hot perforation and extrusion processing to get high pure aluminum tube blank; then straightening and annealing treatment, selecting aluminum alloy as target end material, surface hard oxidation treatment to get aluminum alloy end head; High purity aluminum target is obtained by welding the aluminum alloy end of high purity aluminum tube billet. Through the invention of high purity aluminum rotating target, the defects of the microstructures, such as cracks, pores, looseness, inclusion and stratification, are very little, the microstructure is fine and uniform, the grain size is not more than 100 microns, and the leakage rate measured by the helium mass spectrometer is less than 5 * 10.

【技术实现步骤摘要】
一种高纯铝旋转靶材的制造方法
本专利技术涉及TFT靶材制造领域，尤其涉及一种高纯铝旋转靶材的制造方法。
技术介绍
高纯铝通常指纯度(铝含量)大于99.8％的铝，高纯铝靶材是薄膜晶体管(TFT)行业不可缺少的镀膜材料，用于玻璃基板上导电层薄膜的施镀。目前，大多数磁控溅射镀膜厂家使用的高纯铝靶材属于平面靶，它的材料利用率很低，仅有占总质量20％左右的材料得到利用；与此相对应，高纯铝旋转靶的使用率则可以达到75％左右。而且，如果以KW*h来衡量靶材的寿命，则旋转靶的寿命要比平面靶的寿命大约长5倍。近年来随着液晶屏幕尺寸的不断增大，与之对应的平面溅射高纯铝靶材也就必须随之增大其自身的长和宽。而如果采用旋转的高纯铝旋转靶材，屏幕的宽度则仅由铝管的长度决定，而屏幕的长度则不受限制。因此使用旋转靶材就可以简化镀膜工艺、提高镀膜质量以及大幅度降低磁控溅射镀膜的成本。由于制造高纯铝靶材在技术上对于高纯材料的制备、材料加工工艺的过程控制都有较大的难度，目前国内的高纯铝旋转靶的市场基本上被日本、美国、德国、法国、韩国等外国公司控制。本专利技术就是针对材料加工的过程控制而提出的。现有技术采用以下工艺参数制造内径113mm、外径157mm、长度3145mm的高纯铝管坯：挤压坯料直径251mm、长度500mm，挤压温度400℃，挤压后空冷；退火温度100～400℃、保温30min。通过该工艺可以挤压出专利技术者所述规格的高纯铝的管坯，但由于采用的挤压机的最大挤压力偏低，只有2500T，显著地限制了产品的生产规格以及质量的提高。首先，这导致它不能生产现在国内8.5代磁控溅射生产线需要的外径172mm、内径125mm、长度2850mm的管坯；其次，挤压力偏低导致材料的挤压比偏小，管坯的挤压变形不易均匀，管坯的晶粒尺寸不易被细化和均匀一致化；第三，挤压温度偏高，挤压后又是自然空冷，不易控制材料挤压变形后再结晶过程中晶粒的长大。因此，按此工艺只能生产晶粒度不小于200微米的高纯铝旋转靶坯，而现在国内的8.5代线的用户普遍要求管坯的晶粒尺寸不大于100微米，并且晶粒尺寸分布在整体上要均匀一致；此外，该工艺产品的两端采用的是高纯铝材料，强度和硬度太低和太软，容易在使用中发生变形和磨损；最后，该专利未涉及靶材生产后续过程中必须的探伤、测漏、真空无尘包装等处理工艺过程，不利于用户使用。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于，提供一种高纯铝旋转靶材的制造方法，用以生产出高品质的TFT用高纯铝旋转靶材，其显微组织结构内部缺陷少，晶粒细化均匀，表面粗糙度低。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高纯铝旋转靶材的制造方法，包括以下步骤：S1：选取高纯铝圆锭为靶材原料，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；S2：对步骤S1所得高纯铝管坯进行矫直处理；S3：对步骤S2矫直处理后的高纯铝管坯进行退火处理；S4：选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；S5：将步骤S3退火处理后的高纯铝管坯与步骤S4所得铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。相对于现有技术，本专利技术依次通过热穿孔挤压、矫直、退火、硬质氧化和焊接工艺，各工艺环环相扣，协同作用，通过本专利技术制得的高纯铝旋转靶材，其显微组织内部的裂纹、气孔、疏松、夹杂、分层等缺陷大大较少，显微组织细小均匀，晶粒度尺寸不大于100微米；其通过氦质谱测漏仪测量的泄漏率数值≤5×10-10Pa·m3/s；其长度、宽度和厚度方向的尺寸公差以及整体平面度形位公差低至0.05mm，表面粗糙度小于Ra0.4μm，加工精度满足用户要求。进一步地，步骤S1中，所述热穿孔挤压处理包括：对高纯铝圆锭进行加热，加热温度为150～400℃，保温时间为0.5～2.0小时，获得高纯铝坯料；对所述高纯铝坯料进行穿孔，穿孔温度为150～400℃，穿孔直径为120～130mm，并以5～50mm/s的挤压速度进行挤压，挤压温度为150～400℃，挤压比为8～30，获得高纯铝无缝管坯。高纯铝圆锭优选铝含量为99.999％～99.9995％的铝圆锭，在该热穿孔挤压工艺条件下，管坯获得均匀的挤压变形，且晶粒尺寸得到较好的细化和均匀一致化。进一步地，步骤S2中，所述矫直处理为依次进行辊式矫直和拉伸矫直，经过所述矫直处理后的高纯铝管坯的弯曲度小于1mm/m。在该矫直条件下，有助于消除管坯的弯曲、波浪等形状缺陷。进一步地，步骤S3中，所述退火处理的退火温度为150～350℃，保温时间为3～10小时。在该退火条件下，可以消除管坯内部应力，细化晶粒，提高其塑性变形能力。进一步地，步骤S4中，所述铝合金为铝镁合金或铝镁硅合金；所述铝镁合金中镁含量为3～5％；所述铝镁硅合金中镁和硅含量分别为3～5％和4.5～6％。高纯铝由于强度和硬度较低，作为靶材端头材料容易变形和磨损，而添加了其它元素的铝合金的性能有所提高，其中，铝镁合金密度抗拉强度高、延伸率好，铝镁硅合金具有耐磨、耐热和耐蚀性，均适用于作为靶材端头材料，且焊接效果好。进一步地，步骤S5中，所述焊接采用电子束焊接、激光焊接或摩擦搅拌焊接，焊缝宽度为4～10mm,焊缝区域相对于焊接位置左右对称，焊缝深度为4～10mm。在该条件下的焊缝具有较高的抗拉强度和抗热裂纹性能。进一步地，所述制造方法还包括步骤S6：对步骤S5所得高纯铝旋转靶材进行机加工处理。对靶材进行机加工处理可以提高其平整性和光滑度。进一步地，所述制造方法还包括步骤S7：对步骤S6机加工处理后的高纯铝旋转靶材进行清洗，然后真空包装。对高纯铝旋转靶材进行清洗和真空包装后，有利于储存和运输。进一步地，步骤S5进行焊接前，对步骤S3退火处理后的高纯铝管坯进行探伤检测和气密性检测。通过探伤检测和气密性检测可以检测高纯铝管坯的裂纹、气孔、夹杂、分层等缺陷，若发现不合格，则立即进行处理，保证产品质量。进一步地，利用超声波无损探伤进行探伤检测，利用氦质谱测漏仪进行气密性检测。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。附图说明图1为实施例1的高纯铝旋转靶材的制造方法的工艺流程图。具体实施方式本专利技术提供一种高纯铝旋转靶材的制造方法，包括以下步骤：S1：选取高纯铝圆锭为靶材原料，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯。具体的，高纯铝圆锭的纯度优选99.999％～99.9995％；所述热穿孔挤压处理包括：对高纯铝圆锭进行加热，加热温度为150～400℃，保温时间为0.5～2.0小时，获得高纯铝坯料；对所述高纯铝坯料进行穿孔，穿孔温度为150～400℃，穿孔直径为120～130mm，并以5～50mm/s的挤压速度进行挤压，挤压温度为150～400℃，挤压比为8～30，获得高纯铝无缝管坯。作为进一步优化的，在进行挤压前，对挤压模具、挤压筒和穿针孔进行预热，挤压筒和挤压模具的预热温度均为300～350℃，穿孔针的预热温度为100～350℃；并在挤压针、穿针孔表面喷涂润滑剂，润滑剂可选用饱和浓度的工业食盐水、水基和油基氮化钛浆料、或石墨粉与矿物油均匀混合而成的粘稠浆料。S2：对步骤S1所得高纯铝管坯进行矫直处理。具体的，所述矫直处理为依次进行辊式矫直和拉伸矫直，经过所述矫直处理后的高纯铝管坯的弯曲度小于1mm/m。S3：对步骤S2矫直处理后的高纯铝管坯进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯铝旋转靶材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：选取高纯铝圆锭为靶材原料，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；S2：对步骤S1所得高纯铝管坯进行矫直处理；S3：对步骤S2矫直处理后的高纯铝管坯进行退火处理；S4：选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；S5：将步骤S3退火处理后的高纯铝管坯与步骤S4所得铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。

【技术特征摘要】
1.一种高纯铝旋转靶材的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：选取高纯铝圆锭为靶材原料，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；S2：对步骤S1所得高纯铝管坯进行矫直处理；S3：对步骤S2矫直处理后的高纯铝管坯进行退火处理；S4：选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；S5：将步骤S3退火处理后的高纯铝管坯与步骤S4所得铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。2.根据权利要求1所述的高纯铝旋转靶材的制造方法，其特征在于：步骤S1中，所述热穿孔挤压处理包括：对高纯铝圆锭进行加热，加热温度为150～400℃，保温时间为0.5～2.0小时，获得高纯铝坯料；对所述高纯铝坯料进行穿孔，穿孔温度为150～400℃，穿孔直径为120～130mm，并以5～50mm/s的挤压速度进行挤压，挤压温度为150～400℃，挤压比为8～30，获得高纯铝无缝管坯。3.根据权利要求1所述的高纯铝旋转靶材的制造方法，其特征在于：步骤S2中，所述矫直处理为依次进行辊式矫直和拉伸矫直，经过所述矫直处理后的高纯铝管坯的弯曲度小于1mm/m。4.根据权利要求1所述的高纯铝旋转靶材的制造方法，其特征在于：步骤S3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周纪平，文宏福，
申请(专利权)人：韶关市欧莱高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44