一种碳化钨绑定靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种碳化钨绑定靶材及其制备方法，该碳化钨绑定靶材包括背板，硬质钎料钎焊层，背金层和碳化钨靶坯；背金层位于碳化钨靶坯的焊接面上，钎焊层位于背板和背金层之间。该方法采用硬质钎料作为钎焊层，解决了采用软钎料进行绑定焊接时，因钎焊层熔点低而造成的成膜速率慢，以及冷却不好的情况下绑定焊接层易熔化开裂的问题。同时，在钎焊层和靶材之间设置背金层进行过渡，有效改善了硬质钎料钎焊层与靶材之间的润湿性。钎焊层与靶材之间的润湿性。钎焊层与靶材之间的润湿性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钨绑定靶材及其制备方法


[0001]本专利技术属于靶材制备
，具体涉及一种碳化钨绑定靶材及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳化钨靶材可用于生产类金刚石碳(DLC)涂层。此类涂层特别坚硬耐用，可保护发动机零件以及汽车行业中的其他高应力部件免受磨损。另外，DLC涂层可降低齿轮、挤压模具和许多其他部件的摩擦系数，从而获得较长的使用寿命。
[0003]碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物，有金属光泽，硬度与金刚石相近，为电和热的良好导体，纯的碳化钨材质较脆、易碎。因此，相对于其他金属类靶材，该类靶材非常难加工成复杂形状，应用上受到很大限制。对于形状复杂的碳化钨靶材，一般通过绑定焊接的方式来实现。
[0004]主流的绑定焊接材料为纯金属铟焊料、锡焊料或者其它低熔点的合金焊料。该类焊料的熔点一般在150℃～300℃之间，导致用该类焊材绑定的靶材镀膜时，功率无法开大，成膜速率慢，而且冷却不好的情况下，绑定焊接层易熔化开裂。
[0005]对于熔点高的硬钎料，其与碳化钨靶材润湿性较差，焊合率非常低，基本没有用硬钎料绑定焊接纯碳化钨靶材的报道。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本申请的目的在于提供一种碳化钨绑定靶材及其制备方法，采用硬质钎料作为钎焊层，解决了采用软钎料进行绑定焊接时，因钎焊层熔点低而造成的成膜速率慢，以及冷却不好的情况下绑定焊接层易熔化开裂的问题。同时，在钎焊层和靶材之间设置背金层进行过渡，有效改善了硬质钎料钎焊层与靶材之间的润湿性。
[0007]采用本申请提供的碳化钨绑定靶材，钎焊层熔点较高，可以采用大功率镀膜，提高成膜速度，同时可以避免因焊接层熔化导致的绑定失效。
[0008]为实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
[0009]本申请第一方面提供一种碳化钨绑定靶材，所述碳化钨绑定靶材包括背板，硬质钎料钎焊层，背金层和碳化钨靶坯；
[0010]所述背金层位于所述碳化钨靶坯的焊接面上，所述钎焊层位于所述背板和所述背金层之间。
[0011]本申请的技术方案，钎焊层为硬质钎料，并在钎焊层和碳化钨靶坯之间设置背金层以改善碳化钨靶坯与钎焊层的润湿性，钎焊层的熔点较高，且钎焊层通过背金层与碳化钨靶坯之间良好润湿，焊合效果好，可以有效提高靶材的焊合率。
[0012]在一些实施方案中，所述硬质钎料钎焊层所用的焊料为AgCu焊料。
[0013]优选地，按质量百分比，所述AgCu焊料中各成分的含量为Ag：70
‑
90wt.％；Cu 10
‑
30wt.％；更优选地，Ag：72wt.％，Cu：28wt.％；在Cu含量为28wt.％时，其属于两种金属的合金共晶点，合金流动性好，焊合率高。
[0014]在一些实施方案中，所述钎焊层的厚度为0.1mm～0.4mm(比如：0.15mm、0.25mm、0.35mm)。
[0015]本专利技术所述背金层的材质可以是镍、镍铬、钛、银、铜中的一种或几种；优选地，所述背金层材质为金属镍，因为金属镍可以直接通过电镀的方式镀至碳化钨靶坯的焊接面，镀层的制备工艺比较简单，成本较低，而且相较于其它材质的镀层，镍层稳定性好；而其它镀层要么制备工艺复杂，比如镍铬合金层，工艺复杂，镀铜层，铜比较活泼，膜层容易氧化，影响焊合率。
[0016]在一些实施方案中，所述背金层为电镀层；采用电镀背金层的方法，制造成本较底。进一步优选地，所述背金层为电镀镍层。
[0017]在一些实施方案中，所述背金层的厚度5μm～30μm(比如：6μm、8μm、10μm、12μm、16μm、18μm、22μm、24μm、26μm、28μm)。背金层过薄焊合率较低，后续焊接过程容易破坏背金膜层；背金层过厚，其与靶坯基体结合力较差，容易脱焊。
[0018]在一些实施方案中，所述背板为铜背板或钼背板。
[0019]在一些实施方案中，所述背板的焊接面上设置有凹槽，所述碳化钨靶坯置于所述凹槽内。
[0020]在一些实施方案中，所述凹槽深度为0.3mm～1mm，所述凹槽尺寸大于所述碳化钨靶坯尺寸；优选地，所述凹槽直径大于所述碳化钨靶坯的直径1mm～2mm。
[0021]凹槽用来固定焊料以及定位碳化钨靶坯与铜背板的相对位置，将凹槽的槽深和槽高设置在此范围，既可以起到定位作用，又可以避免槽过深降低靶材的利用率。
[0022]本申请第二方面提供一种碳化钨绑定靶材的制备方法，包括：
[0023]靶坯焊接面粗化处理：将所述碳化钨靶坯的焊接面进行粗化处理；将碳化钨靶坯表面粗化处理，从而提高位于碳化钨靶坯绑定面(即焊接面)的背金层与靶材基体(即靶坯)的结合力；
[0024]制备背金层：在经过所述粗化处理的所述碳化钨靶坯的焊接面上设置背金层；
[0025]钎焊：将带有背金层的碳化钨靶坯、硬质焊料与背板由上至下依次叠放并施加作用力以固定碳化钨靶坯与背板的相对位置，于钎焊炉中进行钎焊处理，获得绑定靶材。
[0026]在一些实施方案中，上述绑定靶材的制备方法还包括：
[0027]超声清洗：在所述粗化处理后制备背金层之前对所述碳化钨靶坯进行超声波清洗。
[0028]第二次喷砂处理：在所述钎焊后，将绑定靶材的焊缝进行喷砂处理；
[0029]机加工及清洗：将经过所述第二次喷砂处理的所述绑定靶材进行机加工和清洗，获得成品绑定靶材。第二次喷砂处理后机加工背板多余尺寸，达到成品图纸要求，获得靶材。
[0030]在一些实施方案中，所述背金层为电镀镍层，所述背金层的厚度为5μm～30μm。背金层厚度低于5μm，在焊接时焊料和背金层合金化，背金层全部溶于焊料，无法起到过渡的作用；高于30μm，背金层与基体碳化钨的结合力会急剧下降，因为碳化钨导电性比较差，电镀层较厚时，镀层不均匀，结合力很差，容易掉膜。
[0031]在一些实施方案中，所述硬质焊料为AgCu，优选地，按质量百分比，所述AgCu焊料中各成分的含量为Ag：70
‑
90wt.％；Cu 10
‑
30wt.％；更优选地，Ag：72wt.％，Cu：28wt.％；在
Cu含量为28wt.％时，其属于两种金属的合金共晶点，合金流动性好，焊合率高。
[0032]在一些实施方案中，所述硬质焊料形成的钎焊层的厚度为0.1mm～0.4mm。
[0033]在一些实施方案中，所述钎焊处理在真空钎焊炉中进行，所述钎焊处理的保温温度为850℃～900℃(比如855℃、870℃、890℃)，保温时间为10min～30min(比如15min、18min、22min、25min、28min)，从炉温升至保温温度的升温速度为50℃/min～100℃/min(比如60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min、95℃/min)，真空度1
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10
‑3Pa～8
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10
‑3Pa(2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钨绑定靶材，其特征在于，所述碳化钨绑定靶材包括背板、硬质钎料钎焊层、背金层和碳化钨靶坯；所述背金层位于所述碳化钨靶坯的焊接面上，所述钎焊层位于所述背板和所述背金层之间，所述硬质钎料钎焊层所用的焊料为AgCu焊料。2.根据权利要求1所述的碳化钨绑定靶材，其特征在于，按质量百分比，所述AgCu焊料中各成分的含量为Ag：70
‑
90％；Cu 10
‑
30％；优选地，Ag：72％，Cu：28％。3.根据权利要求2所述的碳化钨绑定靶材，其特征在于，所述钎焊层的厚度为0.1mm～0.4mm。4.根据权利要求2或3所述的碳化钨绑定靶材，其特征在于，所述背金层材质为金属镍；所述背板为铜背板或钼背板；所述背板的焊接面上设置有凹槽，所述碳化钨靶坯置于所述凹槽内；优选地，所述背金层为电镀层；所述背金层的厚度5μm～30μm；优选地，所述凹槽深度为0.3mm～1mm，所述凹槽尺寸大于所述碳化钨靶坯尺寸；更优选地，所述凹槽直径大于所述碳化钨靶坯的直径1mm～2mm。5.一种碳化钨绑定靶材的制备方法，其特征在于，包括：靶坯焊接面粗化处理：将所述碳化钨靶坯的焊接面进行粗化处理；将碳化钨靶坯表面粗化处理；制备背金层：在经过所述粗化处理的所述碳化钨靶坯的焊接面上设置背金层；钎焊：将带有背金层的碳化钨靶坯、硬质焊料与背板由上至下依次叠放并施加作用力以固定碳化钨靶坯与背板的相对位置，于钎焊炉中进行钎焊处理，获得绑定靶材。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：超声清洗：在所述粗化处理后制备背金层之前对所述碳化钨靶坯进行超声波清洗。第二次喷砂处理：在所述钎焊后，将绑定靶材的焊缝进行喷砂处理；机加工及清洗：将经过所述第二次喷砂处理的所述绑定靶材进行机加工和清洗，获得成品绑定靶材。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤戈，岳万祥，魏铁峰，张学华，张欠男，姚伟，
申请(专利权)人：北京安泰六九新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：