阅读说明：本技术 一种旋转铌残靶的修复方法 (Method for repairing rotary niobium residual target ) 是由 林志河 陈钦忠 叶开满 于 2019-10-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种旋转铌残靶的修复方法,包括以下步骤：步骤一：修复前处理：采用机加工将旋转铌残靶表面的凹凸层去除,形成表面平整的旋转铌残靶；步骤二：对步骤一加工后的旋转铌残靶的表面进行等离子清洁活化,将旋转铌残靶固定在旋转喷涂工装上,旋转铌残靶的不锈钢衬管在固定转速下,等离子喷枪沿旋转铌残靶的不锈钢衬管的管轴线做往复运动；步骤三：选用纯度为99.9％铌粉,利用等离子热喷涂设备喷涂于步骤二经过清洁活化后旋转铌残靶的表面形成新旋转铌靶涂层；步骤四：对步骤三热喷涂后的新旋转铌靶涂层进行后处理得到修复完整的旋转铌靶材。本发明工艺流程缩短,成本大大降低,对残靶材料进行循环利用,实现“绿色制造”。(The invention relates to a method for repairing a rotary niobium residual target, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: pretreatment for repair: removing the concave-convex layer on the surface of the rotary niobium residual target by machining to form the rotary niobium residual target with a smooth surface; step two: carrying out plasma cleaning activation on the surface of the rotary niobium residual target processed in the step one, fixing the rotary niobium residual target on a rotary spraying tool, and enabling a plasma spray gun to reciprocate along the tube axis of a stainless steel liner tube of the rotary niobium residual target at a fixed rotating speed; step three: selecting niobium powder with the purity of 99.9 percent, and spraying the niobium powder on the surface of the residual niobium target after cleaning and activation in the step two by using plasma thermal spraying equipment to form a new rotary niobium target coating; step four: and (4) carrying out post-treatment on the new rotary niobium target coating after the thermal spraying in the step three to obtain a rotary niobium target with complete restoration. The invention has the advantages of shortened process flow, greatly reduced cost, cyclic utilization of residual target materials and realization of green manufacture.)

一种旋转铌残靶的修复方法

技术领域

本发明涉及靶材修复技术领域，尤其涉及一种旋转铌残靶的修复方法。

背景技术

旋转铌靶材作为手机行业的溅射镀膜制程中一种必要材料，可以用于前盖板的增透膜系，也可以用于手机后盖的颜色膜系，其消耗量逐年增加。

旋转铌靶材为靶材与不锈钢衬管成一体式结构，旋转铌靶材的成型技术为：利用热喷涂或冷喷涂设备将金属铌粉喷涂在不锈钢衬管上形成旋转铌靶材；如专利公开号为CN107130216B，专利名称为一种旋转铌靶材及其制备方法，其公开了一种利用等离子喷涂制备旋转铌靶材的方法；如专利公开号为CN109518141A，专利名称为一种铌旋转靶材及其制备方法，其公开了一种利用冷喷涂制备旋转铌靶材的方法。

铌作为一种稀有金属，在地壳中含量较少且难以从原料中提取；从节约能源角度出发，探索使用后铌残靶资源再利用很有必要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种旋转铌残靶的修复方法，其基于铌残靶进行热喷涂修复得到新的旋转铌靶材的方法，工艺流程缩短，成本大大降低，对残靶材料进行循环利用，实现“绿色制造”。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种旋转铌残靶的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：修复前处理：采用机加工将旋转铌残靶表面的凹凸层去除，形成表面平整的旋转铌残靶；

步骤二：对步骤一加工后的旋转铌残靶的表面进行等离子清洁活化，将旋转铌残靶固定在旋转喷涂工装上，旋转铌残靶的不锈钢衬管的内部通冷却水，且旋转铌残靶的不锈钢衬管在固定转速下，等离子喷枪沿旋转铌残靶的不锈钢衬管的管轴线做往复运动；

在旋转铌残靶的表面喷涂新的旋转铌靶涂层前，需对表面进行清洁活化，清洁原因：旋转铌残靶在车加工后会有残余脱粒铌粉在旋转铌残靶的表面孔隙中，会影响新旋转铌靶涂层和旋转铌残靶涂层的结合；活化原因：等离子活化工艺能提高旋转铌残靶表面的自由能，提高喷涂界面的活性，能避免旋转铌残靶涂层和新旋转铌靶涂层出现分层现象；

步骤三：选用纯度为99.9％铌粉，利用等离子热喷涂设备喷涂于步骤二经过清洁活化后旋转铌残靶的表面形成新旋转铌靶涂层；

步骤四：对步骤三热喷涂后的新旋转铌靶涂层进行后处理得到修复完整的旋转铌靶材。

进一步地，步骤一中机加工方式为：车削或磨削；优选地，采用车削加工；车削加工选用金刚石刀具，优选地，使用京瓷超微粒金刚石车刀，刀片材质牌号优选KPD001。

进一步地，步骤二中旋转喷涂工装的转速：150-250r/min，优选为200-250r/min；等离子喷枪的移动速度为：500-1000mm/min，优选为700-800mm/min；等离子喷枪的设定工艺如下：氩气流量：3600-4200L/min，氢气流量：0L/min，即关闭氢气阀，电压38-40V,电流：450-500A，在上述参数设定下，能产生亚音速高能等离子束流，等离子速度280-340m/s，高能高速等离子束流能有效清洁旋转铌残靶加工表面，提高表面活性。

进一步地，步骤三中等离子热喷涂设备设定参数如下：靶材转速：150-200r/min，优选为150-180r/min,等离子热喷涂设备的喷枪移动速度为：1000-1275mm/min，氩气流量：3600-3900L/min,氢气流量：6-8L/min电压64-70V,电流：500-600A。

进一步地，步骤四中后处理包含抛光和机加工靶材端部多余材料部分。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：工艺流程缩短，成本大大降低，对残靶材料进行循环利用，实现“绿色制造”。

附图说明

图1为本发明一个实施例的步骤一状态示意图；

图2为本发明一个实施例的步骤二状态示意图；

图3为本发明一个实施例的步骤三状态示意图。

【附图标记说明】

1：不锈钢衬管；

2：凹凸层；

3：等离子喷枪；

4：新旋转铌靶涂层。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

一种旋转铌残靶的修复方法，包括以下步骤：

步骤一：修复前处理：采用机加工将旋转铌残靶表面的凹凸层2去除，形成表面平整的旋转铌残靶；

使用后的旋转铌残靶由于靶材在溅射镀膜制程两端消耗较快的原因，导致把旋转铌残靶表面出现凹凸不平，如图1所示；机加工可选方式：车削和磨削；优选地，利用车削加工；车削加工选用金刚石刀具，优选地，使用京瓷超微粒金刚石车刀，刀片材质牌号优选KPD001，旋转铌残靶的涂层里氏硬度＞730HLD，因此选用金刚石材质的车刀加工，选用超微粒金刚石原因是刀片强度更好，不易蹦刃，如图1所示，加工去除旋转铌残靶虚线上部材料。

步骤二：对旋转铌残靶表面进行等离子清洁活化：对步骤一加工后的旋转铌残靶的表面进行等离子清洁活化，将旋转铌残靶固定在旋转喷涂工装上，旋转铌残靶的不锈钢衬管1的内部通冷却水，通冷却水的目的是带走等离子清洁活化和喷涂过程中热量，预防涂层与不锈钢衬管1之间温差过大产生涨缩使铌靶涂层出现开裂不良，且旋转铌残靶的不锈钢衬管1在固定转速下，等离子喷枪3沿旋转铌残靶的不锈钢衬管1的管轴线做往复运动，如图2所示；旋转喷涂工装的转速：150-250r/min，优选为200-250r/min；等离子喷枪3的移动速度为：500-1000mm/min，优选为700-800mm/min；等离子喷枪3的设定工艺如下：氩气流量：3600-4200L/min，氢气流量：0L/min，即关闭氢气阀，电压38-40V,电流：450-500A，在上述参数设定下，能产生亚音速高能等离子束流，等离子速度280-340m/s，高能高速等离子束流能有效清洁旋转铌残靶加工表面，提高表面活性，关闭氢气阀是为了得到低温的等离子体，低温的等离子体活化表面不会产生表面氧化现象，高氩气流量3600-4200L/min是为了得到高等离子密度的束流同时提高等离子速度，能达到较佳的清洁活化效果。

在旋转铌残靶的表面喷涂新的旋转铌靶涂层前，需对表面进行清洁活化，清洁原因：旋转铌残靶在车加工后会有残余脱粒铌粉在旋转铌残靶的表面孔隙中，会影响新旋转铌靶涂层和旋转铌残靶涂层的结合；活化原因：等离子活化工艺能提高旋转铌残靶表面的自由能，提高喷涂界面的活性，能避免旋转铌残靶涂层和新旋转铌靶涂层出现分层现象。

步骤三：利用等离子热喷涂设备喷涂形成新旋转铌靶涂层：选用纯度为99.9％铌粉，利用等离子热喷涂设备喷涂于步骤二经过清洁活化后旋转铌残靶的表面形成新旋转铌靶涂层4，如图3所示。

利用等离子热喷涂设备喷涂这个方法现有技术有提到，但是没有提到具体实施工艺，等离子热喷涂设备设定参数如下：靶材转速：150-200r/min，优选为150-180r/min,等离子热喷涂设备的喷枪移动速度为：1000-1275mm/min，氩气流量：3600-3900L/min,氢气流量：6-8L/min电压64-70V,电流：500-600A，上述参数得到的等离子束流能够较好的熔化要喷涂的铌粉材料，沉积效率达到80％左右。

步骤四：修复靶材后处理：对步骤三热喷涂后的新旋转铌靶涂层(4)进行后处理得到修复完整的旋转铌靶材,后处理包含抛光和机加工靶材端部多余材料部分。对所述抛光和机加工靶材端部的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的抛光和车加工靶材端部方式即可；通过以上步骤可以得到修复完整的旋转铌靶材。

新旋转铌靶涂层(4)的厚度由产品的规格要求决定，即后述实施例中规格的OD。

实施例1

修复规格为OD145mm-ID125mm*L850mm的旋转铌靶材，测量旋转残铌靶最小外径为OD138.1mm。具体修复步骤如下：

步骤一：修复前处理：去除旋转铌残靶不平整层，将旋转铌残铌靶外径加工到138mm。加工可选方式：车削和磨削。优选地，利用车削加工。车削加工选用金刚石刀具，优选地使用京瓷超微粒金刚石车刀，刀片材质牌号优选KPD001，如见图1所示，加工去除虚线上部材料。

步骤二：旋转铌残靶涂层等离子清洁活化。在残铌涂层上面喷涂新的铌靶涂层前，需对表面进行清洁活化。清洁原因：残靶车加工后会残余脱粒铌粉在材料的表面孔隙中，会影响新铌靶层和残铌靶层的结合。活化原因：等离子活化工艺能提高残铌靶的表面自由能，提高喷涂界面的活性，能避免残铌靶涂层和新铌靶涂层出现分层现象。

具体实施如下：将残铌靶固定在喷涂工装上，内部通冷却水。残铌靶在固定转速下，等离子喷枪沿靶管轴线做往复运动。靶材转速：220r/min,喷枪移动速度：750mm/min。等离子设备设定工艺如下：氩气流量：3900L/min,氢气流量：0L/min，关闭氢气阀，电压38-40V,电流：470A。在上述工艺设定下，能产生亚音速高能等离子束流，等离子束流速度323m/s。高能高速等离子束流能有效清洁旋转铌残靶加工表面，提高表面活性。

步骤三：利用等离子喷涂新铌靶涂层。选用纯度为99.9％铌粉，利用等离子热喷涂设备喷涂于上述经过活化的表面形成新铌靶涂层。等离子设备设定工艺如下：靶材转速：150r/min,喷枪移动速度：1000mm/min。等离子设备设定工艺如下：氩气流量：3600L/min,氢气流量：6-8L/min电压64-70V,电流：600A。

步骤四：修复靶材后处理。后处理包含抛光和车加工靶材端部多余材料部分。对所述抛光和车加工靶材端部的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的抛光和车加工靶材端部方式即可。

实施例2

修复规格为OD152.4mm-ID127mm*L1587.5mm的旋转铌靶材，测量旋转残铌靶最小外径为OD144.3mm。具体修复步骤如下：

步骤一：修复前处理：去除旋转铌残靶不平整层，将旋转铌残靶外径加工到144.2mm。加工可选方式：车削和磨削。优选地，利用车削加工。车削加工选用金刚石刀具，优选地使用京瓷超微粒金刚石车刀，刀片材质牌号优选KPD001，如见图1所示，加工去除虚线上部材料。

步骤二：旋转铌残靶涂层等离子清洁活化。在残铌涂层上面喷涂新的铌靶涂层前，需对表面进行清洁活化。清洁原因：残靶车加工后会残余脱粒铌粉在材料的表面孔隙中，会影响新铌靶层和残铌靶层的结合。活化原因：等离子活化工艺能提高残铌靶的表面自由能，提高喷涂界面的活性，能避免残铌靶涂层和新铌靶涂层出现分层现象。

具体实施如下：将残铌靶固定在喷涂工装上，内部通冷却水。残铌靶在固定转速下，等离子喷枪沿靶管轴线做往复运动。靶材转速：250r/min,喷枪移动速度：800mm/min。等离子设备设定工艺如下：氩气流量：3840L/min,氢气流量：0L/min，关闭氢气阀，电压38-40V,电流：465A。在上述工艺设定下，能产生亚音速高能等离子束流，等离子束流速度315m/s。高能高速等离子束流能有效清洁旋转铌残靶加工表面，提高表面活性。

步骤三：利用等离子喷涂新铌靶涂层。选用纯度为99.9％铌粉，利用等离子热喷涂设备喷涂于上述经过活化的表面形成新铌靶涂层。等离子设备设定工艺如下：靶材转速：180r/min,喷枪移动速度：1200mm/min。等离子设备设定工艺如下：氩气流量：3720L/min,氢气流量：6-8L/min电压64-70V,电流：550A。

步骤四：修复靶材后处理。后处理包含抛光和车加工靶材端部多余材料部分。对所述抛光和车加工靶材端部的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的抛光和车加工靶材端部方式即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。