一种钼靶材与背板的扩散焊接方法

技术领域

本发明属于靶材制造领域，涉及一种钼靶材与背板的扩散焊接方法。

背景技术

热等静压机(Hot Isostatic Press，简称HIP)：热等静压机是利用热等静压技术在高温高压密封容器中，以高压惰性气体为介质，对其中的粉末或待压实的烧结坯料或异种金属施加各向均等静压力，形成高致密度坯料(或零件)的方法的仪器设备。热等静压机已成为高温粉末冶金、消除铸件缺陷、异种金属扩散连接、新型工程陶瓷、复合材料、耐火材料、高强石墨碳素等先进成型技术和先进材料研制领域的关键设备。

包套：一种密闭容器，用来放置制品，焊接后需将包套抽真空至一定真空度才能进行热等静压，如生产过程中漏气会导致包套鼓包膨胀。

CN 103071793A公开了一种钼溅射靶材热等静压生产方法，靶材热等静压生产步骤包括：1)粉体准备，将需要的钼粉体进行混合；2)冷等静压(CIP)成型，根据将要热等静压所需的材料尺寸，将混合后的钼粉体装入模具放置到冷等静压机中成型；3)、装入包套，将预先经过等静压压好的粉体放入到一个采用不锈钢做好的包套中，并将包套一边加热一边抽真空，加热温度在300-450℃左右，要求的真空度为10

CN 110565057A公开了一种TFT靶材与铜背板的绑定方法，其特征在于：包括如下步骤，1)材料准备：提前准备靶坯、背板和定量的铟焊料，加热铟焊料，得到熔融的铟焊料；2)加热预处理：在背板的两侧或四周固定挡板，以在背板的焊接面形成一绑定区域，并将靶坯的焊接面和背板的焊接面分别朝上，并列平铺放置于加热平台上，启动加热平台，通过加热平台先将靶坯和背板同时加热至200℃，再将靶坯和背板分别冷却至180-190℃；3)金属化预处理：在靶坯和背板的温度分别冷却在180-190℃后，通过超声波探头分别对靶坯的焊接面和背板的焊接面进行涂铟预处理，以分别在靶坯的焊接面和背板的焊接面形成一金属铟层；4)绑定贴合处理：将步骤1中备用的熔融的铟焊料注入背板的焊接面，使熔融的铟焊料浸润并充满背板的金属铟层，然后将靶坯翻转，使靶坯的金属铟层呈一定倾斜角度朝向固定于加热平台的背板，用真空吸盘带动靶坯逐渐朝向背板的焊接面移动，并将靶坯贴合于背板的绑定区域，在靶坯贴合于背板的绑定区域的过程中，使靶坯的金属铟层的低部先接触背板，再逐渐减少靶坯的倾斜角度，使靶坯的金属铟层高部逐渐降低，以将靶坯与背板之间的气泡排挤出绑定区域。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法解决了钼靶材与铜合金背板以及铝合金背板的焊接不良问题，提高了钼靶材与铜合金背板以及铝合金背板的焊接结合率。

为了达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述焊接方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗以及干燥处理；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接。

作为本发明优选的技术方案，所述螺纹的螺距为0.3～0.6*0.1～0.2mm，如0.35*0.11、0.4*0.13、0.45*0.15、0.5*0.16或0.55*0.18，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。

本发明中，在对所述背板进行车削处理以及对背板进行机台加工处理时，需根据产品的具体需求对焊接面的大径、小径和台阶尺寸以及尺寸圆度、形位公差和装配尺寸公差进行调整，对背板的圆度和装配尺寸公差进行调整。

作为本发明优选的技术方案，所述背板包括铜合金背板以及铝合金背板。

作为本发明优选的技术方案，所述超声清洗的温度为50～80℃，如55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等，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，所述超声清洗的时间为5～30min，如10min、15min、20min或25min等，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。

作为本发明优选的技术方案，所述干燥为真空干燥。

优选地，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa。

优选地，所述真空干燥的时间为30～120min，如40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min或110min等，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。

本发明中，如干燥后3小时之内未进行装配，需对靶材进行趁热充氩气真空包装。

作为本发明优选的技术方案，当所述背板为铜合金背板时，所述脱气的温度为400～500℃，如410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃或490℃等，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，所述脱气的压力不高于0.002Pa。

优选地，所述脱气的时间为4～5h，如4.1h、4.2h、4.3h、4.4h、4.5h、4.6h、4.7h、4.8h或4.9h等，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。

当所述背板为铜合金背板时，所述热等静压焊接温度为700～800℃，如710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃或790℃等，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，所述热等静压焊接的压力不低于110MPa，如120MPa、150MPa、180MPa、200MPa或250MPa等，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，所述热等静压焊机的时间为3～8h，如3.5h、4h、4.5h、6h、6.5h、7h或7.5h等，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。

作为本发明优选的技术方案，当所述背板为铝合金背板时，所述脱气的温度为250～350℃，如260℃、270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃或340℃等，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，所述脱气的压力不高于0.002Pa。

优选地，所述脱气的时间为3～4h，如3.1h、3.2h、3.3h、3.4h、3.5h、3.6h、3.7h、3.8h或3.9h等，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。

作为本发明优选的技术方案，当所述背板为铝合金背板时，所述热等静压焊接温度为500～600℃，如510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃或590℃等，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，所述热等静压焊接的压力不低于105MPa，110MPa、120MPa、150MPa、180MPa或200MPa等，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，所述热等静压焊机的时间为3～8h，如3.5h、4h、4.5h、6h、6.5h、7h或7.5h等，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。

本发明中，针对不同背板在钼靶材进行焊接时采用不同的脱气工艺参数以及热等静压焊接工艺参数，进一步提高了钼靶材与背板的集合率。

作为本发明优选的技术方案，上述钼靶材与背板的扩散焊接方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.3～0.6*0.1～0.2mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为50～80℃，时间为5～30min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为30～120min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

当所述背板为铜合金背板时，所述脱气的温度为400～500℃，压力不高于0.002Pa，时间为4～5h；

所述热等静压焊接温度为700～800℃，压力不低于110MPa，时间为3～8h；

所述背板为铝合金背板时，所述脱气的温度为250～350℃，压力不高于0.002Pa，时间为3～4h；

所述热等静压焊接温度为500～600℃，压力不低于105MPa，时间为3～8h。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法解决了钼靶材与铜合金背板以及铝合金背板的焊接不良问题，提高了钼靶材与铜合金背板以及铝合金背板的焊接结合率。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.3*0.1mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为50℃，时间为30min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为30min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铜合金背板，所述脱气的温度为450℃，压力不高于0.002Pa，时间为5h；

所述热等静压焊接温度为700℃，压力为150MPa，时间为8h。

实施例2

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.6*0.2mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为80℃，时间为5min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为120min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铜合金背板，所述脱气的温度为500℃，压力不高于0.002Pa，时间为4.5h；

所述热等静压焊接温度为800℃，压力为110MPa，时间为3h。

实施例3

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.45*0.15mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为70℃，时间为10min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为120min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铜合金背板，所述脱气的温度为400℃，压力不高于0.002Pa，时间为4h；

所述热等静压焊接温度为750℃，压力为120MPa，时间为5h。

实施例4

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.3*0.1mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为50℃，时间为30min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为30min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铝合金背板，所述脱气的温度为250℃，压力不高于0.002Pa，时间为4h；

所述热等静压焊接温度为500℃，压力为120MPa，时间为8h。

实施例5

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.6*0.2mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为80℃，时间为5min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为120min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铝合金背板，所述脱气的温度为300℃，压力不高于0.002Pa，时间为3.5h；

所述热等静压焊接温度为600℃，压力为105MPa，时间为3h。

实施例6

本实施例提供一种钼靶材与背板的扩散焊接方法，所述方法包括：

对所述钼靶材的焊接面进行车削端面螺纹和台阶端面螺纹处理，所述螺纹的螺距为0.45*0.15mm；

对所述背板进行机加工台阶凹型槽处理；

对所述钼靶材的焊接面进行超声清洗，所述超声清洗的温度为70℃，时间为10min；

所述超声清洗后进行真空干燥，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，时间为120min；

将所述钼靶材以及所述背板进行装配，依次进行包套焊接、脱气以及热等静压焊接；

所述背板为铝合金背板，所述脱气的温度为350℃，压力不高于0.002Pa，时间为3h；

所述热等静压焊接温度为550℃，压力为110MPa，时间为5h。

对比例1

本对比例中除了脱气以及热等静压焊接的条件采用实施例6的条件外，其余条件均与实施例3相同。

对比例2

本对比例中除了脱气以及热等静压焊接的条件采用实施例3的条件外，其余条件均与实施例6相同。

实施例1-6以及对比例1和2使用的钼靶材为5N纯度，铜合金背板为无氧铜背板，铝合金背板为铝6061背板，电导率范围：14.5～15.6ms/m。采用C-SCAN检测验证焊接效果，其检测条件如表1所示，结果如表2所示。

表1

表2

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。