一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置和方法与流程

本发明涉及一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置和方法，属于金属氧化物蒸镀靶材的制备领域。

背景技术：

现有的金属氧化物蒸镀靶材的制备方法主要是采用传统的先成型，再烧结的工艺，现有工艺成型过程需要掺脂，故在后期的烧结过程中还需要进行脱脂操作。这种传统的工艺，烧结时，产品直径收缩大，不利于精确控制烧结产品的尺寸，由于需对靶材进行掺脂成型，后期需要脱脂（即需要另外的升温和降温操作进行脱脂），故存在烧结周期较长，生产效率低的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置和方法，具有可连续烧结、单片靶材烧结时间短，成型不用掺脂、靶材尺寸控制精度高（可达±0.2mm）的优点，适合批量生产。

解决上述技术问题的技术方案是：一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置，包括液压机机架、上液压压头、下液压顶出头、热压炉体、三温段热管和用于靶材成型的石墨模具，所述上液压压头和下液压顶出头分别安装在液压机机架的上端和下端，热压炉体通过支撑板安装在液压机机架上，热压炉体位于上液压压头和下液压顶出头之间，所述石墨模具是中部开有靶材成型移动通道的圆柱体，石墨模具安装在热压炉体内，上液压压头上连接有延伸入石墨模具靶材成型移动通道内的石墨上模杆，下液压顶出头上连接有延伸入石墨模具靶材成型移动通道内的石墨下模杆，热压炉体上分别设置有与石墨模具靶材成型移动通道连通的粉体进料口和抽气口，三温段热管一端与热压炉体连接并通过靶材推出通道与石墨模具的靶材成型移动通道连通，三温段热管通过热管支架支撑，与三温段热管相对的热压炉体和石墨模具另一侧还设置有用于将靶材推至靶材推出通道内的推杆，所述三温段热管从热压炉体往外依次为高温区段、中温区段和低温区段。

所述三温段热管的高温区段长度、中温区段长度和低温区段长度相同。

所述三温段热管的截面形状为长方形，三温段热管的内通道截面形状为长方形，三温段热管内通道的宽度大于靶材的直径，三温段热管内通道的高度大于靶材的高度。

本发明的另一技术方案是：一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结方法，采用的装置是上述的金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置，包括以下步骤：

⑴将热压炉体炉腔内温度升温至烧结温度，并保持恒定；

⑵通过上液压压头和下液压顶出头调节石墨上模杆和石墨下模杆的位置，形成要求的模腔；

⑶通过粉体进料口加入一定量的粉体，并通过抽气口对模腔进行抽真空，排出模腔和粉体内的气体之后，上液压压头带动石墨上模杆向下运动，并保持在要求位置，让粉体在受压的情况下进行烧结；

⑷烧结要求时间后，上液压压头和下液压顶出头分别带动石墨上模杆和石墨下模杆夹住所成型的靶材向下运动至靶材推出通道入口处，石墨上模杆抬起，由推杆将靶材推出模腔，然后推杆回到原位；

⑸调节石墨上模杆和石墨下模杆回到原位形成模腔，再次通过粉体进料口加入粉体，进行下一片靶材的热压成型烧结；

⑹被推杆推出模腔的靶材，处于三温段热管的高温区段，靶材会被下一片靶材逐渐推出三温段热管，期间会经过三温段热管的中温区段和低温区段，从而使靶材能够逐渐降温至室温。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明靶材的成型尺寸通过石墨模具控制，石墨模具的成型尺寸可根据需要设计。烧结时粉体被压着烧结，主要是厚度方向收缩，直径方向不收缩，故本发明成型的靶材尺寸精度可达到±0.2mm，具有靶材尺寸控制精度高的优点。

2、本发明成型过程不用掺脂，故后续烧结过程也不用进行脱脂操作，省略了脱脂过程需要进行的升温和降温操作，节约了烧结时间，具有单片靶材烧结时间短的优点。

3、本发明可连续烧结成型靶材，且操作简单，适合批量生产。

下面结合附图和实施例对本发明之一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置和方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置主视图。

图2：本发明之石墨上模杆、石墨下模杆、热压炉体、推杆和三温段热管主视剖视图。

图3：本发明之金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置右视图。

图4：本发明之金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置立体图。

图中：1-液压机机架；2-上液压压头；3-粉体进料口；4-石墨上模杆；5-热压炉体；6-推杆；7-石墨下模杆；8-下液压顶出头；9-三温段热管；9-1-高温区段；9-2-中温区段；9-3-低温区段；10-热管支架；11-支撑板；12-靶材推出通道；13-石墨模具；131-靶材成型移动通道；14-抽气口。

具体实施方式

实施例1：一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置，如图1-图4所示，包括液压机机架1、上液压压头2、下液压顶出头8、热压炉体5、三温段热管9和用于靶材成型的石墨模具13，所述上液压压头2和下液压顶出头8分别相对安装在液压机机架1的上端和下端，热压炉体5通过支撑板11安装在液压机机架1上，热压炉体位于上液压压头2和下液压顶出头8之间，所述石墨模具13是中部开有靶材成型移动通道131的圆柱体，石墨模具安装在热压炉体内，上液压压头上连接有延伸入石墨模具靶材成型移动通道内的石墨上模杆4，下液压顶出头上连接有延伸入石墨模具靶材成型移动通道内的石墨下模杆7，热压炉体上分别设置有与石墨模具靶材成型移动通道连通的粉体进料口3和抽气口14，三温段热管9一端与热压炉体5连接并通过靶材推出通道12与石墨模具的靶材成型移动通道131连通，三温段热管通过热管支架10支撑，与三温段热管相对的热压炉体和石墨模具另一侧还设置有用于将靶材推至靶材推出通道内的推杆6，所述三温段热管9从热压炉体往外依次为高温区段9-1、中温区段9-2和低温区段9-3。

本实施例中，所述三温段热管的高温区段长度、中温区段长度和低温区段长度相同。作为一种变换，三温段热管的高温区段长度、中温区段长度和低温区段长度也可以根据实际需要设置成不相同。

本实施例中，所述三温段热管的截面形状为长方形，三温段热管的内通道截面形状为长方形，三温段热管内通道的宽度大于靶材的直径，三温段热管内通道的高度大于靶材的高度，以保证成型后的靶材能够顺利通过三温段热管。作为一种变换，三温段热管的截面形状还可以根据需要调整变化。

一般蒸度靶材的尺寸规格比较少，本发明一套装置只适用于生产特定尺寸的靶材，如生产直径25mm厚10mm的小圆片靶材，该套装置的石模模具内腔直径为25mm，而热管内通道则比石模模具内腔略大一些，即热管内通道宽为28-30mm，高为12-15mm。如果要生产另一尺寸的产品，就需要用另外一台设备或更换石墨模具和热管。

实施例2：一种金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结方法，采用的装置是实施例1所述的金属氧化物蒸镀靶材的连续热压烧结装置，包括以下步骤：

⑴将热压炉体5炉腔内温度升温至烧结温度1000℃，并保持恒定；

⑵通过上液压压头2和下液压顶出头8调节石墨上模杆4和石墨下模杆7的位置，形成要求的模腔；

⑶通过粉体进料口3加入一定量（21g）的粉体，并通过抽气口14对模腔进行抽真空，排出模腔和粉体内的气体之后，上液压压头带动石墨上模杆向下运动，并保持在要求位置10分钟，让粉体在受压的情况下进行烧结；

⑷烧结要求时间后，上液压压头和下液压顶出头分别带动石墨上模杆和石墨下模杆夹住所成型的靶材向下运动至靶材推出通道12入口处，石墨上模杆抬起，由推杆6将靶材推出模腔，然后推杆回到原位；

⑸调节石墨上模杆和石墨下模杆回到原位形成模腔，再次通过粉体进料口加入粉体，进行下一片靶材的热压成型烧结；

⑹被推杆推出模腔的靶材，处于三温段热管9的高温区段9-1（调节设定温度为800℃），靶材会被下一片靶材逐渐推出三温段热管，期间会经过三温段热管的中温区段9-2（调节设定温度为600℃）和低温区段9-3（调节设定温度为300℃），从而使靶材能够逐渐降温至室温。

本发明实施例2中，具体的温度、时间、加入粉体质量等参数可根据实际情况进行调整变化。

本发明所述的热压炉体和三温段热管的结构属于现有技术，均是采用电热丝与温控仪的结构，具体的连接方式此处不再赘述。