复合体以及制造复合体的方法技术

本发明专利技术涉及一种复合体，其由第一部分和第二部分以及过渡区组成，所述过渡区在第一部分的表面或表面区域与第二部分的表面或表面区域之间，并且将第一部分材料结合到第二部分，其中第一部分由硼化物、混合硼化物陶瓷、掺杂硼化物或掺杂混合硼化物陶瓷组成，第二部分由铜或铜合金组成，并且过渡区包含Ti和铜，并且具有＞600℃的熔融温度。本发明专利技术还描述了制造这种复合体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合体以及制造复合体的方法
本专利技术涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的复合体以及一种制造复合体的方法。
技术介绍
由固体硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷、特别是TiB2构成的主体已知用于例如靶或电极的应用。块状主体应理解为是指通过熔融冶金或粉末冶金方法生产的固体。由于高熔点，通过粉末冶金路线生产块状硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷、特别是TiB2是有效的。粉末冶金方法的示例包括压制、烧结、热等静压(HIP)、热压(HP)或放电等离子烧结(SPS)，以及彼此的组合。特别是，已经发现放电等离子烧结(SPS)是非常好的生产路线，因为通过在压实过程中DC电流或可选的脉冲电流的支持作用，可以生产块状硼化物组分，特别是具有高密度和高强度的TiB2组分。TiB2是具有良好导热性和良好导电性的硬质陶瓷。此外，TiB2在不同气氛中显示出良好的抗氧化性和高的抗腐蚀性。由于这些特性，TiB2涂覆技术中非常重要。由于陶瓷组合物，TiB2层主要通过物理气相沉积，但也通过化学气相沉积而沉积。此外，TiB2层可通过浆料涂覆或通过热喷涂方法沉积。特别是对于物理气相沉积(PVD)，溅射靶或电弧阴极由TiB2制备。由于它们的导电性和耐腐蚀性，TiB2块状材料和TiB2涂层在铝生产中用作阴极材料。此外，TiB2用在舟式蒸发皿内，或用作装甲材料，这仅是几个例子。作为可用作靶或阴极材料的陶瓷材料的生产路线，特别地，诸如热压或放电等离子烧结的技术是可能的。这里相关材料的示例是：WC、SiC、TiB2、TiC，以及其它碳化物、氮化物、硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷。由于这些材料的高脆性和机械加工的困难(在一些情况下仅通过研磨或线切割或特定的化学方法是可能的)，因此需要为这些靶配备背板，该背板能够将靶固定在涂覆线上。此外，对于应用特别有利的是将硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷应用于具有良好的导电性和导热性的主体，例如由铜或铜合金制成的主体。由于上述特性，这种复合体也可用作电极，该复合体由第一部分和第二部分组成，第一部分由硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷、特别是TiB2组成，第二部分由铜或铜合金组成。靶通常理解为表示由基板或背板和用于层沉积的实际溅射材料组成的复合物。另外，也可以由固体材料(仅溅射材料)制造靶，而不使用背板。在靶应用的情况下，背板，尤其是由例如铜或铜合金的材料组成的背板，用于增加靶或溅射材料的机械弹性。通过在PVD系统中使用时将背板施加到溅射材料(这里溅射材料基本上由硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物、掺杂硼化物基陶瓷组成；溅射材料尤其由TiB2组成)上来增加靶的强度和延展性，导致靶仅发生微不足道的变形，因此靶不会发生例如由于热应力而导致的失效，例如断裂。通常，所使用的靶通过可延展的背板或通过PVD系统中所谓的冷却板来冷却，背板或冷却板设置在靶的背侧上。这些背板或冷却板在靶上施加压力，这又可导致靶变形，或在脆性靶的情况下在机械应力的情况下导致断裂。由于在涂覆过程中溅射材料的强度由于与工艺相关的材料去除而降低，因此这种效果进一步增强。结果，靶变得更可能变形和/或断裂。应用具有增加的强度或延展性的背板避免了这种失效的情况。两种不同材料的连接或结合构成了技术挑战，例如第一是作为溅射材料的硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷、特别是TiB2，与第二是背板的金属铜或金属铜合金。特别是铜或铜合金在陶瓷材料(例如硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷)上的润湿特性和/或连接特性，特别是TiB2与铜的连接，应该在最大面积上得到保证，并且应该具有最低水平的未连接区域(缺陷)。陶瓷靶与金属背板的结合是已知的，例如，对于碳化钨靶。一种为碳化钨靶(WC靶)提供背板的方法是使用铜或铜合金进行背铸(backcasting)，如2014年5月的“ResearchDisclosure”出版物(WC-CuArcCathodeorSputteringTarget),ResearchDisclosuredatabasenumber601040,2014年5月,ISSN0374-4353)。该公开描述了铜或铜合金在例如碳化钨(WC)上的润湿特性。在此可以使用润湿剂，例如硼或镍，并通过电镀方法或通过浆料或通过PVD方法将它们作为薄膜施加到陶瓷部分上，以便在它们在使用铜或铜合金进行背铸之前提高润湿特性。由于差的润湿性和/或铜或铜基合金的不充分连接，该方法不适于硼化物。润湿性详细描述于Passerone等的出版物(“WettingofGroupIVdiboridesbyliquidmetals”)(2006年，《JMaterSci》第41卷，第16期，第5088页至第5098页)中。避免润湿问题的一种方法是用硼掺杂铜熔体，如Aizenshtein等人在文章“TheNatureofTiB2WettingbyCuandAu”(2012年5月，《MaterialsEngineeringandPerformance》第21卷，第5期，第655页至第659页)中详细描述的。WO2012063524描述了通过低熔点焊料将多个靶组分结合到铜背板。用硼掺杂铜熔体的缺点是纯铜的特性随着掺杂的增加而改变。此外，使用低熔点焊料是不利的，因为它们具有低热阻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的复合体和一种改进的制造这种复合体的方法。本专利技术解决的另一个问题是确保铜或铜合金与硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物、掺杂硼化物基陶瓷、特别是TiB2可靠和可重复且耐热的连接。通过根据权利要求1提供硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂的硼化物或掺杂的硼化物基陶瓷的第一部分和由铜或铜合金组成的第二部分以及在第一部分和第二部分之间的过渡区，该过渡区包含Ti和铜并且具有＞600℃的熔融温度，以及具有权利要求9的特征的制造复合体的方法，从而解决了所述问题。本专利技术的有利实施例在从属权利要求中详细说明。在此描述的本专利技术通过在用液态铜或液态铜合金进行背铸之前，或在通过冷气喷涂(CGS)施加第二部分之前，将钛、铜或钛-铜的单独或交替层施加到由硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物或掺杂硼化物基陶瓷组成的基体，特别是TiB2的主体上，消除了润湿性的问题。在此，这些单独的或交替的钛或铜层或钛-铜层通过冷气喷涂(CGS)和/或通过CVD(化学气相沉积)或通过PVD(物理气相沉积)或通过浆料或通过低压等离子体喷涂施加到硼化物主体(硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物、掺杂硼化物基陶瓷或TiB2)的表面上。此外，本专利技术描述了第一部分(硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物、掺杂硼化物基陶瓷或TiB2)与第二部分(铜或铜合金)通过过渡区的耐温结合，该过渡区的耐温为至少600℃，优选至少700℃，更优选至少800℃。本专利技术描述了硼化物、硼化物基陶瓷、掺杂硼化物、掺杂硼化物基陶瓷、但特别是TiB2与液态铜或铜合金的可再现且可靠的润湿性。本专利技术相对于现有技术的优点在于，可以在不改变硼化物、硼化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.复合体，包括第一部分和第二部分，以及过渡区，所述过渡区在所述第一部分的表面或表面区域与所述第二部分的表面或表面区域之间，并且将所述第一部分材料结合到所述第二部分，其中，/n-所述第一部分由硼化物、混合硼化物陶瓷、掺杂硼化物或掺杂混合硼化物陶瓷组成，/n-所述第二部分由铜或铜合金组成，以及/n-所述过渡区包括Ti和铜，并且具有＞600℃的熔融温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180420 AT GM92/20181.复合体，包括第一部分和第二部分，以及过渡区，所述过渡区在所述第一部分的表面或表面区域与所述第二部分的表面或表面区域之间，并且将所述第一部分材料结合到所述第二部分，其中，
-所述第一部分由硼化物、混合硼化物陶瓷、掺杂硼化物或掺杂混合硼化物陶瓷组成，
-所述第二部分由铜或铜合金组成，以及
-所述过渡区包括Ti和铜，并且具有＞600℃的熔融温度。


2.根据权利要求1所述的复合体，其中，所述过渡区在每种情况下显示＜5000ppm的铟、锡、锗、银、钯、镍、铂、钴、锰或金的元素含量。


3.根据权利要求1或2所述的复合体，其中，所述第一部分由TiB2、具有至少50mol％的TiB2的TiB2基陶瓷、或碳掺杂的TiB2组成。


4.根据前述权利要求中任一项所述的复合体，其中，所述过渡区的厚度在5μm和500μm之间。


5.根据前述权利要求中任一项所述的复合体，其中，从所述第一部分的表面朝所述第二部分的表面，所述过渡区中的铜浓度和所述过渡区中的钛浓度均显示出渐变的浓度分布。


6.根据前述权利要求中任一项所述的复合体，其中，所述过渡区中的平均硬度比所述第二部分的平均硬度高至少10％。


7.根据前述权利要求中任一项所述的复合体，其中，所述过渡区的至少50％显示出与所述第一部分的表面和所述第二部分的表面冶金材料结合。


8.根据前述权利要求中任一项所述的复合体，其中，在所述第一部分和所述第二部分之间存在拉伸应力的情况下，在应力方向垂直于通过所述过渡区连接的所述第一部分和所述第二部分的表面时，断裂应力为至少15Mpa，其中所述断裂应力基于所述过渡区的连接部分。


9.一种制造复合体的方法，所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩哈德·朗，迪特马尔·施普伦格，迈克尔·奥沙利文，皮特·波尔契克，
申请(专利权)人：普兰西股份有限公司，普兰西复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT