一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具及方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具及方法。本发明专利技术的等静压成型模具包括刚性模芯、弹性外模和端塞；弹性外模由一体成型的外模A部分和外模B部分组成，两端硬度小中间硬度大，在等静压成型时使得弹性外模收缩形变受到控制；本发明专利技术的弹性外模具有足够的刚性，防止填粉时产生变形，无需额外设置刚性外模支撑部件。本发明专利技术的端塞由一体成型的端塞A部分和端塞B部分组成，通过确定合适的硬度，解决管状生坯的象足形变和密度不均问题，有利于烧结得到高性能陶瓷靶材，同时减少了后期加工量，增加材料利用率，降低生产成本。

An isostatic pressing mold and method for ceramic rotating target

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具及方法
本专利技术涉及旋转靶材成型
，具体涉及一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具及方法。
技术介绍
镀膜靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。陶瓷靶材是一类非常重要的真空镀膜材料，包括氧化物陶瓷靶材、金属及其合金靶材、硫化物靶材、碳化物靶材等。靶材产品被广泛应用于平板显示、光伏光热、触摸屏、建筑玻璃、汽车玻璃、半导体芯片、电子元器件等。目前，陶瓷旋转靶坯体的成型方法，主要有挤出法、原位胶态凝固成型、注浆成型和冷等静压成型。挤出法、原位胶态凝固成型和注浆成型都可近净尺寸成型，在制作异形件方面有一定的优势。但是，挤出法得到的坯体中含有大量的有机物和水，难以烧结致密；原位胶态凝固成型同样还有大量的有机物和水，大尺寸成型干燥时容易开裂，而且难以获得超高的致密度；注浆成型对粉体粒度及分布，浆料和多孔模具的要求都比较苛刻，生坯的干燥控制严格，技术难度较大。冷等静压成型工艺可施加360°均匀压力，得到的生坯密度高且均匀，利于后续烧结致密化。为了保证密封效果，尤其是泄压反弹时的密封，端塞要求有一定的硬度。但是，冷等静压成型管状生坯时，端塞处的弹性外模的变形和位移会受到端塞的阻碍，产生象足效应，导致该处坯体相对密度偏低。装粉时，内模和外模通过夹具定位使其同心，但由于弹性外模填粉体时受到向外的挤压易变形，在局部产生不同心的情况，导致产生粉料填充不均匀、壁厚不均，外表面不规则的现象。为了解决成型缺陷，管状生坯往往需要将其外表面和两端加工去掉很大一部分，才能获得规则的形状(如CN102277558A和US5435965)。这种加工不仅增加了工序，而且导致材料相当大的损失，这也是生产旋转靶材中粉料利用率低的一个重要原因。为了解决这些问题，CN108556135A公开了一种旋转靶材的等静压成型模具，使得端塞朝向管形模腔的一侧与待成型粉料之间设有能够随弹性外模收缩形变而与待成型粉料一起被径向压缩的塑性过渡层，但刚性外模和弹性内模之间容易移位。另外，由于弹性外模刚性不够，需要在弹性外模外套设刚性支撑，防止填粉时产生变形。现有的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具也有采用双端塞的结构设计，内端塞采用多孔结构设计，但多孔结构的材质因为压缩变形后反弹力差，多次使用后降低了使用寿命，而且其与上面的硬塞不是一体成型的，压缩时两塞变形时，它们之间的变形是不一样的，不同步变形会带来负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，使得成型时弹性外模收缩形变受到控制，解决目前冷等静压成型工艺中管状生坯产生象足形变和密度不均问题，有利于烧结得到高性能陶瓷靶材，同时减少了后期加工量，增加材料利用率，降低生产成本。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，包括刚性模芯、弹性外模和端塞，所述端塞包括一体成型的端塞A部分和端塞B部分，所述刚性模芯置于所述弹性外模的内腔中，刚性模芯和弹性外模之间形成用于填充待成型粉料的管形模腔，管型模腔的两端由外到内依次设置端塞A部分和端塞B部分，所述端塞A部分的邵氏硬度为40-60度，端塞B部分的邵氏硬度为20-40度，且端塞A部分的邵氏硬度大于端塞B部分的邵氏硬度；所述弹性外模包括一体成型的外模A部分和外模B部分，所述外模A部分套设在端塞A部分和端塞B部分外，所述外模B部分套设在管形模腔外，所述外模A部分的邵氏硬度为30-50度，外模B部分的邵氏硬度为50-70度，且外模A部分的邵氏硬度小于外模B部分的邵氏硬度。本专利技术的弹性外模由一体成型的外模A部分和外模B部分组成，两端硬度小中间硬度大，在等静压成型时使得弹性外模收缩形变受到控制且不会发生移位；本专利技术的弹性外模具有足够的刚性，防止填粉时产生变形，无需额外设置刚性外模支撑部件。本专利技术的端塞由一体成型的端塞A部分和端塞B部分组成，能够避免压缩时两塞发生移位、拱起，以及两塞压缩变形时，变形不同步的情况，本专利技术通过确定合适的端塞硬度，进一步解决管状生坯的象足形变和密度不均问题，有利于烧结得到高性能陶瓷靶材，同时减少了后期加工量，增加材料利用率，降低生产成本。优选地，所述端塞A部分的邵氏硬度为44-56度，端塞B部分的邵氏硬度为25-36度，更有利于解决成型的生坯产生象足缺陷的问题。优选地，外模A部分的邵氏硬度为30-40度，外模B部分的邵氏硬度为55-65度，更有利于解决成型的生坯产生象足缺陷的问题。优选地，所述外模A部分的内径与外模B部分的内径相同，外模B部分的外径大于外模A部分的外径，所述外模A部分和外模B部分之间的连接面为锥形连接面。优选地，所述锥形连接面的倾斜角度α为10°-20°，确保不同硬度的外模A部分和外模B部分之间连接过渡自然。优选地，所述外模A部分和外模B部分的材质为氯丁橡胶、聚氨酯、硅橡胶或聚氯乙烯。优选地，所述端塞A部分和端塞B部分的材质为氯丁橡胶、聚氨酯、硅橡胶或聚氯乙烯。优选地，所述刚性模芯的材质为不锈钢、铝合金、钛合金或镁合金。本专利技术还提供了一种陶瓷旋转靶材的等静压成型方法，采用上述的模具，将刚性模芯和弹性外模组合形成管形模腔，并采用端塞密封管形模腔的下端，将待成型的粉料置于管形模腔内，填满粉料后利用端塞密封管形模腔的上端，将装有粉料的模具放入冷等静压机进行等静压处理，卸压脱模后得到管状生坯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的弹性外模采用两端硬度小，中间硬度大的设计，在冷等静压成型时使得弹性外模收缩形变受到控制；采用一体成型的双端塞设计，并确定合适的端塞硬度，解决管状生坯产生象足形变和密度不均问题，有利于烧结得到高性能陶瓷靶材，同时减少了后期车削量，增加材料利用率，降低生产成本。附图说明图1为本专利技术的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具的结构示意图；图2为对比例5的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具的结构示意图；图中，1-刚性模芯，2-端塞A部分，3-端塞B部分，4-管形模腔，5-外模A部分，6-外模B部分。具体实施方式为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，如图1所示，包括刚性模芯1、弹性外模和端塞，所述端塞包括一体成型的端塞A部分2和端塞B部分3，所述刚性模芯1置于所述弹性外模的内腔中，刚性模芯1和弹性外模之间形成用于填充待成型粉料的管形模腔4，管型模腔4的两端由外到内依次设置端塞A部分2和端塞B部分3，所述端塞A部分2的邵氏硬度为40-60度，端塞B部分3的邵氏硬度为20-40度，且端塞A部分2的邵氏硬度大于端塞B部分3的邵氏硬度；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，其特征在于，包括刚性模芯、弹性外模和端塞，所述端塞包括一体成型的端塞A部分和端塞B部分，所述刚性模芯置于所述弹性外模的内腔中，刚性模芯和弹性外模之间形成用于填充待成型粉料的管形模腔，管型模腔的两端由外到内依次设置端塞A部分和端塞B部分，所述端塞A部分的邵氏硬度为40-60度，端塞B部分的邵氏硬度为20-40度，且端塞A部分的邵氏硬度大于端塞B部分的邵氏硬度；所述弹性外模包括一体成型的外模A部分和外模B部分，所述外模A部分套设在端塞A部分和端塞B部分外，所述外模B部分套设在管形模腔外，所述外模A部分的邵氏硬度为30-50度，外模B部分的邵氏硬度为50-70度，且外模A部分的邵氏硬度小于外模B部分的邵氏硬度。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，其特征在于，包括刚性模芯、弹性外模和端塞，所述端塞包括一体成型的端塞A部分和端塞B部分，所述刚性模芯置于所述弹性外模的内腔中，刚性模芯和弹性外模之间形成用于填充待成型粉料的管形模腔，管型模腔的两端由外到内依次设置端塞A部分和端塞B部分，所述端塞A部分的邵氏硬度为40-60度，端塞B部分的邵氏硬度为20-40度，且端塞A部分的邵氏硬度大于端塞B部分的邵氏硬度；所述弹性外模包括一体成型的外模A部分和外模B部分，所述外模A部分套设在端塞A部分和端塞B部分外，所述外模B部分套设在管形模腔外，所述外模A部分的邵氏硬度为30-50度，外模B部分的邵氏硬度为50-70度，且外模A部分的邵氏硬度小于外模B部分的邵氏硬度。


2.根据权利要求1所述的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，其特征在于，所述端塞A部分的邵氏硬度为44-56度，端塞B部分的邵氏硬度为25-36度。


3.根据权利要求1所述的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，其特征在于，外模A部分的邵氏硬度为30-40度，外模B部分的邵氏硬度为55-65度。


4.根据权利要求1所述的陶瓷旋转靶材的等静压成型模具，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许积文，雷雨，周志宏，肖世洪，杨永添，
申请(专利权)人：广州市尤特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44