一种无折角结构的包套、其加工方法和用途

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，涉及无折角结构的包套，尤其涉及一种无折角结构的包套、其加工方法和用途。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，靶材的应用领域越发广泛。在靶材的制备和使用过程中，其中需要使用包套进行热等静压处理，例如，在采用粉末冶金方法制作靶材时，粉末在等静压成型时容易发生氧化，需要将粉末装入包套内，经过脱气处理，再将包套封死，然后放入等静压炉中进行致密化；靶材与背板在进行扩散焊接时，也需要先制作相应包套来防止氧化，包套经过脱气处理和密封处理后，放入等静压炉中进行致密化。包套的材质多种多样，以铝及不锈钢为主。

目前，在包套焊接和制备过程中，常常采用人工敲击折角或机器折弯，制备得到的包套圆度效果差，并且制备的效率低，而且需要人工敲击包套圈两端的折角，人工敲击包套，焊接效率低，导致生产效率慢，亟需一种方法解决包套的生产效率和质量问题。

CN111360261A公开了一种可重复利用包套的加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)、将待致密化的产品、石墨垫块及石墨纸置于包套内组装；(2)、然后将包套盖板和包套进行装配，之后将包套和脱气管进行装配；(3)、将步骤(2)得到的包套依次进行脱气及致密化处理，致密化完成后将产品取出，然后对包套进行矫正，得到可重复利用的包套。该发明中，通过包套材质及脱气和致密化工艺的设计，进一步地通过引入石墨垫和石墨结构，使得加工后的包套可以用于对W/Ta/Nb等难熔金属的致密化处理，并可以使用多次。但是在包套加工过程中依然存在加工效率低和产品质量差的问题。

CN112077324A公开了一种粉末高温合金卧式挤压一体化包套及其制作方法，一体化包套由粉嘴、包套上盖、包套外壁以及包套尾垫组成，各部件均采用不锈钢制作并焊接；焊接后进行真空退火，从而保证包套密封性，防止粉末处理和热等静压实施过程中包套出现漏气。该发明所述包套不仅可以作为粉末包套，将经过粉末处理的粉末装填后进行热等静压，实现高温合金粉末的致密化；而且可以作为后续热挤压工艺的包套，在挤压过程中起到保温作用，减少高温合金锭坯本体的温降，有利于降低挤压抗力；进一步地，增加了包套尾垫，可以作为挤压坯料压余，减少粉末高温合金的浪费；同时，采用一体化设计简化包套制造流程，降低成本的同时提高挤压稳定性。但是其一体化设计需利用模具，对于不同尺寸的包套不易生产。

CN212822683U公开了一种热等静压用包套，所述热等静压用包套包括套体、上盖板和下盖板；所述套体为上下端均开口的结构，所述上盖板和所述套体的上端开口形状相同，所述下盖板和所述套体的下端开口形状相同；所述上盖板和所述下盖板均为平面板状结构，所述上盖板嵌入所述套体的上端开口并与所述套体相连接，所述下盖板嵌入所述套体的下端开口并与所述套体相连接。所述热等静压用包套的上下盖板均为平面板状结构，没有起边结构，可以采用平焊将上下盖板和套体相连接得到所述热等静压用包套，不仅避免了粉末靶坯上下两端致密度不达标的问题，提高了原材料的利用率和粉末靶坯的成品率，还节省了制备包套的成本投入。但是在制备套体的时候，存在圆度差和生产效率低的问题。

现有包套的加工过程中均存在圆度差、焊接效率低和产品质量差的问题，因此，如何在保证包套具有圆度好和结构简单的情况下，还能同时提高焊接效率和产品质量，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无折角结构的包套、其加工方法和用途，通过卷圆机卷制包套圈，能够有效地避免包套圈具有折角结构，并且能够使加工得到的包套圆度好，进一步地，能够提高包套的密封效果和焊接效率，具有结构简单、生产效率高、产品质量好和可靠性强等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种无折角结构的包套的加工方法，所述的加工方法包括：

利用卷圆机卷绕出包套圈，在包套圈的两端焊接包套盖板密封包套圈，制备得到所述的无折角结构的包套。

本发明通过利用卷圆机卷绕出包套圈，卷绕出的包套圈具有圆度好和易于焊接调整的特点，在加工过程中，无需人工敲击或机器弯折包套圈，提高了包套圈的生产效率和生产质量，进一步地，本发明提供的包套中无折角结构，不仅简化了包套的结构，而且能够减少加工包套的材料成本，此外，无折角结构的包套能够使包套内的粉末能够均匀受热，使靶材致密化的效果好，具有结构简单、生产效率高、产品质量好和可靠性强等特点。

需要说明的是，本发明中对于包套的其他结构不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据致密化要求合理增设结构，例如，在一侧包套盖板上焊接设置脱气管，通过脱气管对包套内进行抽气，使包套内气体排出，防止包套内的物料氧化。

需要说明的是本发明对卷圆机中卷辊的直径不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员公知的是，根据包套圈的直径合理选择卷圆机中卷辊的直径。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的加工方法具体包括以下步骤：

将与包套圈周长相等的板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈，在包套圈的两端分别二次焊接包套盖板密封包套圈，制备得到所述的无折角结构的包套。

作为本发明的一个优选技术方案，沿所述板材的长度方向，所述板材的两端分别为弯折区，所述弯折区的板材在放入卷圆机前进行预先弯折。

优选地，所述弯折的角度为40～50°，例如，弯折的角度为40°、41°、42°、43°、44°、45°、46°、47°、48°、49°或50°，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明通过对板材的两端进行预先弯折，从而提高包套圈的制备效率，缩短其达到圆度的时间，进一步地，本发明通过控制弯折的角度为40～50°，能够使板材仅通过较少次数的卷绕即可完成包套圈制备，并且圆度好，不存在折角痕迹，若弯折角度低于40°，则板材需较多的卷绕圈数才可完成包套圈的制备，生产效率低；若弯折角度高于50°，则会在板材上形成折痕，在卷绕的过程中，该折痕很难通过卷圆机将折痕去除，从而影响产品质量。

优选地，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.25～0.3倍，例如，可以为0.25倍、0.26倍、0.27倍、0.28倍、0.29倍或0.30倍，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明的一个优选技术方案，所述一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝。

作为本发明的一个优选技术方案，所述二次焊接的方式为气体保护焊和/或激光焊接。

优选地，所述气体保护焊包括氩弧焊。

优选地，所述氩弧焊的焊接电流为120～180A，例如，焊接电流为120A、125A、130A、135A、140A、145A、150A、155A、160A、165A、170A、175A或180A，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述激光焊接的功率为1.5～2.5kW，例如，功率为1.5kW、1.6kW、1.7kW、1.8kW、1.9kW、2.0kW、2.1kW、2.2kW、2.3kW、2.4kW或2.5kW，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述激光焊接的光斑直径为2～4mm，例如，直径为2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm或4.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明的一个优选技术方案，所述的加工方法具体包括以下步骤：

选取与包套圈周长相等的板材，将板材的弯折区弯折呈40～50°，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.25～0.3倍，将板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈，一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝，在包套圈的两端分别二次焊接包套盖板密封包套圈，二次焊接的方式为氩弧焊和/或激光焊接，氩弧焊的焊接电流为120～180A，激光焊接的功率为1.5～2.5kW，激光焊接的光斑直径为2～4mm，制备得到所述的无折角结构的包套。

第二方面，本发明提供了一种无折角结构的包套，所述的包套呈圆柱状的包套圈，所述包套圈的两端均盖设有包套盖板，所述无折角结构的包套由第一方面所述无折角结构的包套的加工方法加工得到。

作为本发明的一个优选技术方案，所述包套圈的直径为40～60mm，例如，直径为40mm、42mm、44mm、46mm、48mm、50mm、52mm、54mm、56mm、58mm或60mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述包套圈的厚度为2.5～3.0mm，例如，厚度为2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述包套盖板的厚度为2.5～3.0mm，例如，厚度为2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm或3.0mm。

优选地，所述包套圈的厚度与包套盖板的厚度相同。

作为本发明的一个优选技术方案，所述包套圈的圆度为2～4mm，例如，圆度为2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4.0mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述包套的材质包括铝或不锈钢。

第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述无折角结构的包套的用途，所述无折角结构的包套用于靶材制备。

需要说明的是，本发明中所述无折角结构的包套的使用方法不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据靶材制备方法合理调节包套的使用方法，示例性地，本发明提供一种包套的使用方法，所述的使用方法包括：在包套两端的包套盖板在焊接密封之前，先焊接一个包套盖板，然后将需要致密化的粉末放入包套圈内，再通过脱气处理并将另一端的包套盖板焊接密封，将封装好的包套放入等静压炉中致密化。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过利用卷圆机卷绕出包套圈，卷绕出的包套圈具有圆度好和易于焊接调整的特点，在加工过程中，无需人工敲击或机器弯折包套圈，提高了包套圈的生产效率和生产质量，进一步地，本发明提供的包套中无折角结构，不仅简化了包套的结构，而且能够减少加工包套的材料成本，此外，无折角结构的包套能够使包套内的粉末能够均匀受热，使靶材致密化的效果好，具有结构简单、生产效率高、产品质量好和可靠性强等特点。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式中提供的无折角结构的包套的结构示意图；

图2为本发明对比例1中提供的包套结构示意图。

其中，1-包套圈；2-包套盖板；3-折角结构。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种无折角结构3的包套，如图1所示，所述的包套呈圆柱状的包套圈1，包套圈1的两端均盖设有包套盖板2。包套圈1的直径为40～60mm，厚度为2.5～3.0mm；包套盖板2的厚度为2.5～3.0mm，进一步地，包套圈1的厚度与包套盖板2的厚度相同；包套圈1的圆度为2～4mm。包套的材质包括铝或不锈钢。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种上述无折角结构3的包套的加工方法，所述的加工方法具体包括以下步骤：

选取与包套圈1周长相等的板材，将板材的弯折区弯折呈40～50°，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.25～0.3倍，将板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈1，一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝，在包套圈1的两端分别二次焊接包套盖板2密封包套圈1，二次焊接的方式为氩弧焊和/或激光焊接，氩弧焊的焊接电流为120～180A，激光焊接的功率为1.5～2.5kW，激光焊接的光斑直径为2～4mm，制备得到所述的无折角结构3的包套。

示例性地，提供一种包套的使用方法，所述的使用方法包括：

在包套两端的包套盖板2在焊接密封之前，先焊接一个包套盖板2，然后将需要致密化的粉末放入包套圈1内，再通过脱气处理并将另一端的包套盖板2焊接密封，将封装好的包套放入等静压炉中致密化。

本实施例提供了一种无折角结构3的包套，基于一个具体实施方式中所述的包套，其中，包套圈1的直径为50mm，厚度为2.7mm；包套盖板2的厚度为2.5mm；包套的材质为不锈钢，包套圈1的圆度为2.5mm。

本实施例还提供了一种上述无折角结构3的包套的加工方法，所述的加工方法具体包括以下步骤：

选取与包套圈1周长相等的板材，将板材的弯折区弯折呈45°，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.25倍，将板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈1，一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝，在包套圈1的两端分别二次焊接包套盖板2密封包套圈1，二次焊接的方式为氩弧焊和激光焊接，氩弧焊的焊接电流为150A，激光焊接的功率为2.0kW，激光焊接的光斑直径为3mm，制备得到所述的无折角结构3的包套。

本实施例提供了一种无折角结构3的包套，基于一个具体实施方式中所述的包套，其中，包套圈1的直径为40mm，厚度为2.5mm；包套盖板2的厚度为2.5mm；包套的材质为铝，包套圈1的圆度为2mm。

本实施例还提供了一种上述无折角结构3的包套的加工方法，所述的加工方法具体包括以下步骤：

选取与包套圈1周长相等的板材，将板材的弯折区弯折呈40°，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.27倍，将板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈1，一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝，在包套圈1的两端分别二次焊接包套盖板2密封包套圈1，二次焊接的方式为氩弧焊和激光焊接，氩弧焊的焊接电流为120A，激光焊接的功率为2.5kW，激光焊接的光斑直径为4mm，制备得到所述的无折角结构3的包套。

本实施例提供了一种无折角结构3的包套，基于一个具体实施方式中所述的包套，其中，包套圈1的直径为60mm，厚度为3.0mm；包套盖板2的厚度为3.0mm；包套的材质为不锈钢，包套圈1的圆度为4mm。

本实施例还提供了一种上述无折角结构3的包套的加工方法，所述的加工方法具体包括以下步骤：

选取与包套圈1周长相等的板材，将板材的弯折区弯折呈50°，每个所述弯折区的长度为所述板材长度的0.3倍，将板材放入卷圆机内，卷绕后，对板材的两端进行一次焊接闭合形成包套圈1，一次焊接的步骤包括先焊接外环缝，再焊接内环缝，在包套圈1的两端分别二次焊接包套盖板2密封包套圈1，二次焊接的方式为氩弧焊和激光焊接，氩弧焊的焊接电流为180A，激光焊接的功率为1.5kW，激光焊接的光斑直径为2mm，制备得到所述的无折角结构3的包套。

本实施例提供了一种无折角结构3的包套，与实施例1中所述的包套结构完全相同。本实施例还提供了一种上述包套的加工方法，与实施例1的区别在于，弯折的角度为30°，其余步骤与参数与实施例1完全相同。

本实施例提供了一种无折角结构3的包套，与实施例1中所述的包套结构完全相同。本实施例还提供了一种上述包套的加工方法，与实施例1的区别在于，弯折的角度为60°，其余步骤与参数与实施例1完全相同。

本对比例提供了一种包套，如图2所示，与实施例1中所述的包套结构相比，其区别在于，所述的包套圈1焊接处具有折角结构3，其余结构尺寸参数与实施例1完全相同。

本对比例还提供了一种上述包套的加工方法，所述的加工方法具体包括以下步骤：

将板材通过机械弯折成具有圆度的包套圈1，将包套圈1的两端焊接呈折耳结构，通过敲击提高包套圈1的圆度，焊接包套盖板2后制备得到所述的包套。

对上述实施例和对比例中的包套采用IM-8000图像尺寸测量仪对包套圈1的圆度进行检测，测试结果如表1所示。

表1

由上表可知：

(1)实施例1与实施例4、5相比，实施例1的圆度高于实施例4、5，由此可以看出，本发明通过对板材的两端进行预先弯折，从而提高包套圈1的制备效率，缩短其达到圆度的时间，进一步地，本发明通过控制弯折的角度为40～50°，能够使板材仅通过较少次数的卷绕即可完成包套圈1制备，并且圆度好，不存在折角痕迹，若弯折角度低于40°，则板材需较多的卷绕圈数才可完成包套圈1的制备，生产效率低；若弯折角度高于50°，则会在板材上形成折痕，在卷绕的过程中，该折痕很难通过卷圆机将折痕去除，从而影响产品质量。

(2)实施例1与对比例1相比，实施例1的圆度明显优于对比例1，由此可以看出，本发明通过利用卷圆机卷绕出包套圈1，卷绕出的包套圈1具有圆度好和易于焊接调整的特点，在加工过程中，无需人工敲击或机器弯折包套圈1，提高了包套圈1的生产效率和生产质量，进一步地，本发明提供的包套中无折角结构3，不仅简化了包套的结构，而且能够减少加工包套的材料成本，此外，无折角结构3的包套能够使包套内的粉末能够均匀受热，使靶材致密化的效果好，具有结构简单、生产效率高、产品质量好和可靠性强等特点。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。