陶瓷靶材的净尺寸成型工艺制造技术

本发明专利技术公开了陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，其技术方案要点是：包括以下步骤：采用立式座烧的方式进行装烧，在装烧时先在窑车台面上的四周放入刚玉砂围住，中间放入高温氧化铝空心球，用水平仪调节其水平状态，然后放入加工好的与坯体同质的垫片；之后在垫片上外围再次放入刚玉砂以固定空心球，放入的空心球用水平仪调节其水平状态并避免坯体收缩受阻，然后放入生坯底座并调整好间距，用刚玉砂均匀撒在生坯底座内以减少收缩受阻，把加工好的生坯小心放入生坯底座内并调整好使其垂直于生坯底座。本发明专利技术改进型的码放工艺可以改变生坯受热不均匀的现象，减少机加量，提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷靶材的净尺寸成型工艺


[0001]本专利技术涉及靶材生产领域，特别涉及陶瓷靶材的净尺寸成型工艺。

技术介绍

[0002]陶瓷靶材在光学、大面积玻璃、太阳能光伏、新型面板和半导体领域有广泛的应用，陶瓷材料稳定性好、镀膜膜层的性能优异，是一类不可替代的溅射靶材料。但陶瓷材料硬度高、耐磨性好。但在生产制造过程中也有很多问题，比如机加工困难、工时长、材料脆，报废率高。因此，经济可行的商业化产品的净尺寸成型是非常必要的。
[0003]以氮化硅为例，该材料具有强度高、硬度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、抗蠕变、耐磨损性好的特性，并且在高温下仍能保持其优良性能，在高温燃气轮机、宇航、核工业、高效率发动机零部件、半导体等高
得到广泛的应用。
[0004]如现有公开号为CN102432274B的中国专利，其公开了一种三氧化二铝陶瓷靶材的生产工艺，包括以下步骤：1)将高纯氢氧化铝放入坩埚内高温分解，分解生成高纯度三氧化二铝颗粒，然后生成三氧化二铝微粒，最后形成35
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50微米的三氧化二铝颗粒；2)形成2
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4mm的三氧化二铝球体；3)在25℃
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100℃、100MPa的环境下，将步骤2生成的三氧化二铝球体压制成各类形体的靶材；压制产品时保持三氧化二铝球体温度为25℃
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100℃，成形压力为100MPa；4)对压制成型的靶材进行三次高温烧结；5)对产品进行包装。本专利技术取得的有益效果是：由该工艺生产出来的三氧化二铝靶材，具有纯度高、密度大、韧性好、形体收缩小和产品良品高的特点。
[0005]再如现有公开号为CN115229947A的中国专利，其公开了一种CIP工艺模具及氧化陶瓷靶材的生产工艺，包括模具本体和圆环组件，模具本体包括第一模具框、第二模具框和轴心，圆环组件开设有第一通孔，轴心与第二模具框之间形成第一空腔，圆环组件的数量为两个，两个圆环组件相对设置于第一模具框的两端。两个圆环组件分别与材料的上下表面贴合。在材料经过CIP工艺处理时，第一空腔与材料之间的间隙造成模具框的各个表面受力不均，导致第二模具框上下表面发生形变，而与第二模具框分体连接的圆环组件不发生形变，从而确保造成产出的氧化陶瓷靶材的上下端面的平整度。
[0006]上述专利均存在着一些优点，但是都存在着一些缺点；陶瓷靶材工作温度范围可高达800℃，具有优良的自润滑性、耐腐蚀、耐磨损性能，其工作强度很高。但是大尺寸氮化硅产品的生产主要存在尺寸大，难烧结，密度梯度不均匀，成品率低、批量稳定性差等主要问题。
[0007]陶瓷基片的成型方法主要有流延成型、干压成型、轧膜成型等。其中，传统的干压成型因粉体流动的不均匀性和机械加压的工艺特性，往往有厚度不能精确控制和厚度不均匀等难题，因此需要后续机械加工。
[0008]流延成型工艺的生产效率高、成本低，可实现全自动化，便于连续批量化生产，但同样存在制备的流延膜容易起泡、开裂、变形、厚度不均匀等现象，导致成品率低下、平面度低、厚度不均匀、需要后续机械加工等难题。

技术实现思路

[0009]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术的目的是提供陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，以解决
技术介绍
中提到的问题。
[0010]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0011]陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，包括以下步骤：
[0012]步骤1：先制做金属母模，再浇注或热压等弹塑性材料工艺翻制成弹性软模；
[0013]步骤2：将陶瓷粉体和添加剂预混合，充分球磨混料，减少团聚；
[0014]步骤3：对混合料进行造粒处理，形成符合要求的粒径分布；
[0015]步骤4：将以上制备的粉料充填到CIP冷等静压包套中；
[0016]步骤5：如最终产品尺寸较大，也可以先经过模压预成型再置入CIP冷等静压包套进一步等静压成型；
[0017]步骤6：对包套做密封处理，采用真空塑料袋封装；
[0018]步骤7：将上述完成的已密封的包套在CIP冷等静压缸中压制成生坯；
[0019]步骤8：当密度达到理论值55％以上，经检测无误可进入烧结制程。
[0020]较佳的，所述步骤1中，在翻制成弹性软模之后，对弹性软膜的毛刺或边角处进行修模，并在弹性软膜的表面涂刷一层硅油。
[0021]较佳的，所述步骤2中，将陶瓷粉体和添加剂预混合，充分球磨混料减少团聚，其中添加剂的种类包括碳酸钙、碳酸锌、磷酸钙、磷酸铝。
[0022]较佳的，所述陶瓷粉与添加剂的质量比为97:3，所述碳酸钙、碳酸锌、磷酸钙、磷酸铝的质量比为1:1:1:1。
[0023]较佳的，所述步骤4在将以上制备的粉料充填到CIP冷等静压包套中时，采用负压泵进行抽入，控制CIP冷等静压包套中的模压压力为100
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200Mpa，并保压时间为20
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300秒。
[0024]较佳的，所述步骤6中，对包套做密封处理时，采用真空塑料袋封装，采用真空泵抽真空，当测量抽空管道的真空度P＜0.1Pa时，开启扩散泵不间断抽高真空。
[0025]较佳的，所述步骤8中，当密度达到理论值55％以上，经检测无误可进入烧结制程，烧结制程包括预烧和烧结保温，在预烧时于氮气保护下预烧至200℃
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230℃，预烧10
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20min。
[0026]较佳的，所述烧结保温步骤时，于1200
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1300℃下烧结8
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10h，烧结结束后于50℃温箱内保温冷却。
[0027]综上所述，本专利技术主要具有以下有益效果：
[0028]本专利技术方法制得的陶瓷靶材在达到力学性能要求的同时，减小了后续烧结时坯体的收缩率，根据数据可知，收缩率可减少80％。烧结过程，随着坯体的收缩，通常会在最终制品中留下孔洞、微裂纹等影响靶材质量的缺陷，另外在烧结过程中温度等会带来最终制品内应力的问题，这些问题也将影响靶材的品质。尽量减少烧结过程中的收缩量可有效的降低这些因素对最终产品的性能的影响。本专利技术方法工艺简单、加工余量小、经济性好。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，包括以下步骤：
[0032]步骤1：先制做金属母模，再浇注或热压等弹塑性材料工艺翻制成弹性软模；
[0033]步骤2：将陶瓷粉体和添加剂预混合，充分球磨混料，减少团聚；
[0034]步骤3：对混合料进行造粒处理，形成符合要求的粒径分布；
[0035]步骤4：将以上制备的粉料充填到CIP冷等静压包套中；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：先制做金属母模，再浇注或热压等弹塑性材料工艺翻制成弹性软模；步骤2：将陶瓷粉体和添加剂预混合，充分球磨混料，减少团聚；步骤3：对混合料进行造粒处理，形成符合要求的粒径分布；步骤4：将以上制备的粉料充填到CIP冷等静压包套中；步骤5：如最终产品尺寸较大，也可以先经过模压预成型再置入CIP冷等静压包套进一步等静压成型；步骤6：对包套做密封处理，采用真空塑料袋封装；步骤7：将上述完成的已密封的包套在CIP冷等静压缸中压制成生坯；步骤8：当密度达到理论值55％以上，经检测无误可进入烧结制程。2.根据权利要求1所述的陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，其特征在于：所述步骤1中，在翻制成弹性软模之后，对弹性软膜的毛刺或边角处进行修模，并在弹性软膜的表面涂刷一层硅油。3.根据权利要求1所述的陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，其特征在于：所述步骤2中，将陶瓷粉体和添加剂预混合，充分球磨混料减少团聚，其中添加剂的种类包括碳酸钙、碳酸锌、磷酸钙、磷酸铝。4.根据权利要求3所述的陶瓷靶材的净尺寸成型工艺，其特征在于：所述陶瓷粉与添加剂的质量比为97:3，所述碳酸钙、碳酸锌、磷酸钙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：程银兵，顾宗慧，张玉玲，庄志杰，
申请(专利权)人：基迈克材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：