本发明专利技术公开了一种小晶粒金属的制备装置，其技术方案：包括定型模具，所述定型模具包括导电底板、设有通槽的绝缘板，所述绝缘板与导电底板紧密配合使通槽的一侧封闭，所述通槽与导电底板配合形成用于容纳液态金属材料的容纳腔；还包括一脉冲电源，所述脉冲电源的正极与一导电柱连接、负极与导电底板连接；所述导电柱用于插入定型腔内的液态金属材料中使脉冲电源的正极、负极形成电回路；还提出一种小晶粒材料的制备方法，属于靶材制备技术领域。属于靶材制备技术领域。属于靶材制备技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种小晶粒金属的制备装置及制备方法
[0001]本专利技术属于靶材制备
，更具体而言，涉及一种小晶粒金属的制备装置及制备方法。
技术介绍
[0002]在现有技术中，熔点低于300度的金属材料，因为其熔点低，所以其重结晶温度也相对在室温以上，金属材料很容易在冷却过程中重结晶并使得晶粒过度长大，最终形成尺寸在1mm以上的晶粒，且晶粒尺寸不均匀；若将该种晶粒尺寸大的金属材料作为靶材，其在磁控溅射时，镀膜效率低。
技术实现思路
[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种小晶粒金属的制备装置及制备方法。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种小晶粒金属的制备装置，包括定型模具，所述定型模具包括导电底板、设有通槽的绝缘板，所述绝缘板与导电底板紧密配合使通槽的一侧封闭，所述通槽与导电底板配合形成用于容纳液态金属材料的容纳腔；还包括一脉冲电源，所述脉冲电源的正极与一导电柱连接、负极与导电底板连接；所述导电柱用于插入定型腔内的液态金属材料中使脉冲电源的正极、负极形成电回路。
[0005]本专利技术一个特定的实施例中，所述导电底板上还设有网格式的槽状结构，所述槽状结构设置在导电底板的与绝缘板配合的一侧上且位于所述容纳腔内。
[0006]本专利技术一个特定的实施例中，所述槽状结构包括至少2个平行布置的线型槽，相邻2个线型槽之间通过多个依次布置的V型槽连接导通。
[0007]本专利技术一个特定的实施例中，所述绝缘板通过多个压板压紧在所述导电底板上。
[0008]本专利技术一个特定的实施例中，所述绝缘板的材质为聚四氟乙烯。
[0009]本专利技术一个特定的实施例中，所述导电底板为不锈钢板。
[0010]本专利技术还提出一种小晶粒金属的制备方法，涉及如上所述的小晶粒金属的制备装置，包括如下步骤：
[0011]加热金属材料，使其熔化成液态金属材料；
[0012]加热定型模具，使其温度与金属材料的熔点温度相同；
[0013]将液态金属材料浇注到容纳腔内；
[0014]使脉冲电源的正极与导电柱连接、负极与导电底板连接；将导电柱插入液态金属材料内；脉冲电源输出脉冲电流；
[0015]使定型模具以预设速度进行降温。
[0016]本专利技术一个特定的实施例中，所述导电柱插入液态金属材料的深度在3mm以上，且导电柱不与导电底板接触。
[0017]本专利技术一个特定的实施例中，脉冲电流的密度为80～110A/cm2、频率为80～100Hz、脉冲占空比为60～80％。
[0018]本专利技术一个特定的实施例中，定型模具的降温速度为0.2～3℃/min。
[0019]本专利技术上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
[0020]在本专利技术中，将液态金属材料注入到容纳腔内，再向液态金属材料导入脉冲电流，由于液态金属材料是导体，而脉冲电流通过导体时，会产生焦耳热效应，其可以将局部的固相区域重新融化变成液相，缩小固液相之间的温差，并且在整体凝固过程中焦耳热效应会克服形核功，打破将要形成的大角晶粒，使得晶界密度变高，换而言之平均晶粒变小，最后使定型模具以预设速度降温，从而实现小晶粒金属的制备。
附图说明
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步地说明；
[0022]图1是本专利技术的实施例1的结构图；
[0023]图2是本专利技术的实施例2的金相组织图；
[0024]图3是本专利技术的实施例3的金相组织图；
[0025]图4是本专利技术的实施例4的金相组织图；
[0026]图5是本专利技术的实施例5的金相组织图。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本专利技术的不同方案。
[0029]实施例1
[0030]参照图1所示，一种小晶粒金属的制备装置，包括定型模具，所述定型模具包括导电底板1、设有通槽的绝缘板2，所述绝缘板2与导电底板1紧密配合使通槽的一侧封闭，所述通槽与导电底板1配合形成用于容纳液态金属材料的容纳腔；还包括一脉冲电源(图中未示出)，所述脉冲电源的正极与一导电柱3连接、负极与导电底板1连接；所述导电柱3用于插入定型腔内的液态金属材料中使脉冲电源的正极、负极形成电回路。
[0031]在实际应用中，将液态金属材料注入到容纳腔内，再向液态金属材料导入脉冲电流，由于液态金属材料是导体，而脉冲电流通过导体时，会产生焦耳热效应，其可以将局部的固相区域重新融化变成液相，缩小固液相之间的温差，并且在整体凝固过程中焦耳热效应会克服形核功，打破将要形成的大角晶粒，使得晶界密度变高，换而言之平均晶粒变小，最后使定型模具和液态金属材料以预设速度降温，从而实现小晶粒金属的制备。
[0032]优选地，所述导电底板1上还设有网格式的槽状结构11，所述槽状结构11设置在导电底板1的与绝缘板2配合的一侧上且位于所述容纳腔内，槽状结构11的设置增大了传输面积，提高电流传导的均匀性；
[0033]具体来说，槽状结构11可以由多条槽体交叉形成网格状，也可以为蜂窝式的网格状，本实施例对此不作限制；
[0034]作为本实施例优选的具体实现，所述槽状结构11包括至少2个平行布置的线型槽，相邻2个线型槽之间通过多个依次布置的V型槽连接导通。
[0035]在本实施例中，所述绝缘板2通过多个压板4压紧在所述导电底板1上，具体来说，所述压板4可通过螺柱、螺母配合的结构将绝缘板2压紧在导电底板1上，即，导电底板1上设有螺柱，螺柱上设有2个螺母，压板4设置在2个螺母之间且可被2个螺母锁紧，通过螺母来调节压板4的高度从而实现导电底板1的压紧；
[0036]所述压板4压紧绝缘板2的方式还可以为螺纹结构的其它方式，如通过螺栓锁紧的方式使压板4压紧绝缘板2；还可以为卡扣结构，通过卡扣将绝缘板2锁紧在导电底板1上，本实施例对此不作限制。
[0037]所述绝缘板2的材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有良好的弹性，其在压板4的作用下可与导电底板1形成良好的密封，可防止液态金属材料泄露；
[0038]所述绝缘板2的材质还可以为耐高温环氧树脂、PMMA等，本实施例对此不作限制。
[0039]在本实施例中，所述导电底板1为不锈钢板；其还可以为铝板、钛板等制成，本实施例对此不做限制。
[0040]实施例2
[0041]一种小晶粒金属的制备方法，涉及如上所述的小晶粒金属的制备装置，本实施例以铟为例；其中，容纳腔为方形，其长*宽*高的尺寸为2000mm*400mm*50mm；
[0042]包括如下步骤：
[0043]步骤1：加热金属材料，使其熔化成液态金属材料；
[0044]对于铟而言，铟本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小晶粒金属的制备装置，其特征在于，包括定型模具，所述定型模具包括导电底板、设有通槽的绝缘板，所述绝缘板与导电底板紧密配合使通槽的一侧封闭，所述通槽与导电底板配合形成用于容纳液态金属材料的容纳腔；还包括一脉冲电源，所述脉冲电源的正极与一导电柱连接、负极与导电底板连接；所述导电柱用于插入定型腔内的液态金属材料中使脉冲电源的正极、负极形成电回路。2.根据权利要求1所述的小晶粒金属的制备装置，其特征在于，所述导电底板上还设有网格式的槽状结构，所述槽状结构设置在导电底板的与绝缘板配合的一侧上且位于所述容纳腔内。3.根据权利要求2所述的小晶粒金属的制备装置，其特征在于，所述槽状结构包括至少2个平行布置的线型槽，相邻2个线型槽之间通过多个依次布置的V型槽连接导通。4.根据权利要求1所述的小晶粒金属的制备装置，其特征在于，所述绝缘板通过多个压板压紧在所述导电底板上。5.根据权利要求1所述的小晶粒金属的制备装置，其特征在于，所述绝缘板的材质为聚四氟乙烯。...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宇彬，童培云，朱刘，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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