在本发明专利技术中提出了通过如下制造用于激光烧蚀过程中并且使得更高效的涂布过程成为可能的靶材部件(17)的制造方法：将以特别的方式制备的添加剂悬浮液(12，13)与作为用于所述靶材的原材料的粉末(11)共混。将由添加剂(12)、原材料(11)和液体(13)构成的悬浮液(14)加热并且在这之后烧结，使得产生实心靶材部件(17)。以此方式制造的部件(17)可有利地用作激光烧蚀过程中的靶。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将基于石墨烯的添加剂添加至应用激光烧蚀的涂层中使用的靶材的方法
本专利技术涉及基于激光烧蚀的涂层中使用的靶材的制造，并且尤其涉及用作靶中的一种原材料的石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯以及这些材料的如下共混方法：将它们与粉末状的原始的原材料共混之后将其压实为靶。
技术介绍
在激光烧蚀中，将短激光脉冲瞄准靶材，从而使材料以许多不同方式从靶材脱离和将所脱离的材料朝着基底材料转移，从而在该基底的表面上形成非常良好地粘附的并且当期望时也非常薄的涂层。从涂布过程的生产效率的观点来看，优选能够增加在单位时间内从靶脱离的材料的量，同时将所制造的涂层的品质保持为足够良好的。生产效率自然可通过提高所用激光的功率、激光(器)的数量、脉冲能量、和自然通过将激光参数调节为对于所述过程而言最佳的区域而提高。基于装置的几何结构以及物理学，这些改进方法具有天然的限制。进一步地，如果试图仅通过提高激光源的功率或数量来提高生产率，则生产设备的投资成本将显著增长。
技术实现思路
在本专利技术中，提出了通过如下而促进通过激光烧蚀进行的涂布过程的方法：将受控量和分布的添加剂与靶材共混，所述添加剂增强和便于所述靶材的脱离。共混的量必须非常小，使得以所有方式转移到涂层中的材料不包含有害量的添加剂。在本专利技术的该方法中，由石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯和液体物质制备悬浮液。将所述悬浮液混合以保证均匀的品质，和可将期望的其它粉末状原材料添加到其中。可将所述包含石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯的悬浮液和至少一种其它粉末状材料彼此混合，从而保证所述石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯尽可能良好地分布至所述粉末材料并且尤其是分布至其表面。主要使用基于石墨烯的添加剂，因为其尺寸明显小于所使用的至少一种其它粉末状材料的尺寸，使得其能够均匀地即均一地分布在所述粉末颗粒之间。此外，基于石墨烯的添加剂的表面化学可改性成与更大集合的原材料更相容的。如下是必要的：选择促进激光烧蚀的添加剂以及适合用于制造所述悬浮液的液体物质即溶液，使得所述添加剂尽可能良好地分散在所述液体中，所述悬浮液在所述粉末状原材料中的共混是尽可能高效的，并且进一步地，当必要时，在干燥或压实期间所述液体溶液可容易从所述配混物除去。因此，良好的分散意味着固体物质在液体中的均匀共混和分布。当粉末状源材料颗粒小时，随着所述颗粒的表面力，将它们干混变得更困难，因为所述颗粒的内部摩擦力和结块加强。这导致所述粉末和添加剂未彼此均匀地混合，并且所述粉末状源材料还可由于从共混设备脱离的磨损颗粒而变脏。当混入到液相中时共混变得较容易，因为可以化学方式迫使所述颗粒分离并且在液体中的摩擦相对小，使得粉末混合物可被共混成足够均匀的混合物。使用液体分散体的另一显著益处是，所述颗粒可在烧结之前的物体制造的形成阶段中更紧密地堆积，这保证了在靶部件的制造中的更高品质和可重复的最终结果。当(包括基质和共混颗粒两者的)溶液中的粉末具有拥有大约0-1μm的直径的非常小的分布时，万有引力不再是决定性的相互作用力，而是在颗粒表面上产生的极性和非极性力支配着颗粒在溶液中如何行为表现。通过改变颗粒的表面化学，可人为地改变表面力。以其基本形式的碳是非极性材料，而水是强极性的物质。这意味着，碳不与水混合，而且其倾向于到达水相的外表面并且碳还倾向于在水中成块。通过添加为极性的表面分子，碳可变成与水相容。这样的相容的碳形式是石墨烯氧化物，其由表面附着有极性基团的一个碳原子厚度的片构成，所述基团对于所述碳片的表面形成可测量的(极性)表面电荷。于是避免了使用有机溶剂作为液相。有机溶剂物质是非极性的，使得可将纯碳与这些混合。然而，它们比水昂贵，难以再循环，它们的可获得性受限并且它们的一些是有毒的。然而，如果粉末状基质物质是非极性的，例如氟化的聚合物，则在本专利技术中也可使用非极性形式的石墨烯和/或有机溶剂例如乙醇、丙酮、异丙醇等。非极性形式的石墨烯包括化学或者热还原石墨烯氧化物和纯石墨烯。然而，与制造起来相对容易且成本划算的石墨烯氧化物相比，纯石墨烯的可获得性差。在混合之后，利用尤其是以下方法将包含石墨烯氧化物和所述粉末状材料的溶剂通过压力和温度而压实为实心靶材：-单轴压缩和烧结-冷等静压压缩和烧结-冷等静压压缩、烧结和热等静压压缩-沉降浇铸(sedimentcasting)或压力浇铸、干燥和烧结-挤出和烧结-放电等离子体烧结(SparkPlasmaSintering，SPS)也可使用其它现有方法或者其组合来将粉末状原材料和与其一起混入靶材中的增强激光烧蚀的材料压实。所述方法根据所使用的粉末状原材料以及所述物体的形状而选择。在压实、精切削和研磨之后，靶材用作激光烧蚀过程中的原始的原材料。将激光脉冲瞄准靶材，这使材料以不同的机理及这些的组合从靶脱离。材料例如通过气化(所谓的冷烧蚀)和作为颗粒从靶脱离。产生这样的材料脱开机理的组合是必要的，使得可产生期望的涂层结构和对基底材料的粘附以及生产率改善至期望水平两者。将添加剂添加至粉末状原始的原材料可以多种不同的机理对激光烧蚀过程的强化有影响。添加剂添加可改善靶材的能量吸收，使得与具有较小吸收性的靶材相比，需要较小的向靶材的能量输入来将相同量的材料从靶脱离。添加剂添加还可影响对于靶材的能量渗透深度，使得能量被吸收到薄的表层中而不更深地渗透到靶材中。这可具有有利的效果，尤其是当期望避免颗粒从靶材脱离时。添加剂还可具有比粉末状原材料低的烧蚀阈值，即所述材料在比纯粉末状原材料将烧蚀的能量水平低的能量水平上分散成原子或者电离。自然，添加剂仅影响在共混和压实期间它们所行进至的区域。在一种极端情况下，如果没有扩散发生，则添加剂基本上在颗粒的边界层上，在那里它们影响材料的脱离机理。添加剂还可使粉末状颗粒之间的连接在机械上变弱，并且因此基于颗粒的脱离，促进尤其是材料从靶材向涂层中的转移。此外，添加剂可对靶材的其它性质例如导热性、颗粒尺寸(粒子尺寸，晶粒尺寸，granularsize)以及电和磁性质有影响，这本身可使激光-材料相互作用和烧蚀过程与没有添加剂的靶材相比改变。在使用共混并且选择粉末状颗粒的尺寸分布时，必须考虑增强激光烧蚀的共混以何种机理起作用。如果增强激光烧蚀的效果是基于例如使颗粒之间的结合变弱的影响并且共混物位于靶材中颗粒的边界表面上，则以此方式可影响颗粒的量和尺寸以及因此涂层的微观(微米)结构和纳米结构。除了共混之外，还必须调整激光参数，使得从靶脱离的材料由合适比例的颗粒以及原子化和电离的材料组成，以在涂层中实现合适的微观结构、多孔性、粘附性以及颗粒之间的强度。附图说明图1说明在本专利技术的用于制造靶材部件的方法中的粉末颗粒和固体形式的添加剂；图2说明作为所述制造方法的中间步骤，在容器中通过添加剂和液体溶剂物质形成的悬浮液；图3说明作为所述制造方法的中间步骤，所述粉末颗粒和悬浮液的混合物；图4说明作为所述制造方法的中间结果的压缩的初始坯料；图5说明在烧结之后的所述初始坯料，其成为仅缺少磨蚀步骤的靶材部件；和图6说明使用激光烧蚀的涂布方法的基本原理，其中可使用用本专利技术的制造方法制造的靶材部件作为靶。具体实施方式在所述方法的描述中，参照根据图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于制造靶材部件(17)的方法，该靶材部件(17)能用在激光烧蚀过程中，特征在于所述方法包括以下步骤：‑制造对于所述靶材部件而言所期望的至少一种粉末状原材料(11)或者将对于所述靶材部件而言所期望的至少一种粉末状原材料(11)拿来使用；‑将至少一种添加剂(12)混入液体物质(13)中，从而形成基本上均匀品质的第一悬浮液(12，13)，其中所述添加剂(12)为石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯；‑将所述第一悬浮液(12，13)和至少一种所述粉末状原材料(11)混合，从而形成基本上均匀品质的第二悬浮液(14)；和‑通过压力和/或温度，将所述第二悬浮液(14)压实为实心靶材部件(17)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.18 FI 201651271.用于制造靶材部件(17)的方法，该靶材部件(17)能用在激光烧蚀过程中，特征在于所述方法包括以下步骤：-制造对于所述靶材部件而言所期望的至少一种粉末状原材料(11)或者将对于所述靶材部件而言所期望的至少一种粉末状原材料(11)拿来使用；-将至少一种添加剂(12)混入液体物质(13)中，从而形成基本上均匀品质的第一悬浮液(12，13)，其中所述添加剂(12)为石墨烯氧化物或还原石墨烯氧化物或纯石墨烯或化学改性石墨烯；-将所述第一悬浮液(12，13)和至少一种所述粉末状原材料(11)混合，从而形成基本上均匀品质的第二悬浮液(14)；和-通过压力和/或温度，将所述第二悬浮液(14)压实为实心靶材部件(17)。2.根据权利要求1的方法，特征在于对于所述添加剂(12)，在第一混合步骤中从如下的组包括至少两种不同物质：石墨烯氧化物、还原石墨烯氧化物、纯石墨烯和化学改性石墨烯。3.根据前述权利要求1-2任一项的方法，特征在于所述液体物质(13)为水或有机物质。4.根据权利要求3的方法，特征在于所述液体物质(13)为乙醇、丙酮或异丙醇。5.根据前述权利要求1-4任一项的方法，特征在于各个粉末状原材料(11)为氧化物或者有机材料或无机材料。6.根据权利要求5的方法，特征在于所述粉末状原材料的组合由至少50％的氧化铝构成。7.根据前述权利要求1-6任一项的方法，特征在于选择聚四氟乙烯作为一种粉末状原材料(11)。8.根据前述权利要求1-7任一项的方法，特征在于粉末状原材料(11)的颗粒尺寸选择成小于3000nm并且添加剂(12)的颗粒尺寸选择成小于1500nm。9.根据前述权利要求1-8任一项的方法，特征在于在第一悬浮液(12，13)和/或...
【专利技术属性】
技术研发人员：E弗兰克伯格，E勒瓦宁，J凯斯托，S查德胡里，V克科宁，J利马泰宁，
申请(专利权)人：普尔塞德翁公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI
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