[发明专利]一种掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体来说是涉及一种掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制备方法。

背景技术

在玻璃镀膜过程中，通常采用磁控溅射工艺将金属或金属合金靶材用电离的工艺气体氩气离子溅射出来，在此过程中溅射出来的粒子与通入的反应气体氧气或者氮气反应，形成具有低吸收、稳定、有一定折射率的介质化合物(氧化物或者氮化物)。由此，产出的介质膜的成份受气氛影响，物理性质并不十分稳定，最终表征在产品的各个性质上面，并且膜层的折射率也会有一定的变动；同时，氧化反应产生大量的热，严重影响溅射效率及增大设备的热负荷影响；膜层中的富余物氧或氮由于存在迁移还能进入前后金属膜层并产生负面影响。例如：氧化物中残余的氧可以迁移到银层，导致银层氧化，辐射率升高。

镀膜玻璃利用掺杂金属的碳化硅膜层的高折射率、高硬度和低膨胀系数提高镀膜玻璃的稳定性和可钢化处理性，同时改善其偏色效果，使其可用于制备减反膜、高反膜、节能膜等产品，并可应用于建筑镀膜产品领域。

磁控溅射一般分为两种：直流溅射和射频溅射，其中直流溅射只能够溅射导电材料，但其设备原理简单，在溅射金属时，其速率也快；而射频溅射的使用范围更为广泛，除可溅射导电材料外，也可溅射非导电的材料，同时还可以进行反应溅射制备氧化物、氮化物和碳化物等化合物材料。由于金属靶材在采用溅射方法产生高折射率薄膜时需要采用氧化反应才能生成氧化物薄膜，工艺比较复杂而且难以取得优异性能的薄膜，而普通氧化物在一般情况下是绝缘材料，采用普通氧化物靶材制备高折射率薄膜只能采用射频溅射工艺，难以获得较高的溅射速率。

旋转靶材相对于平面靶材有很多的优点，1)平面靶利用率低，最高能达到35-40％，平面靶更换频繁，对于规模化生产会增加工序及不利于设备维护，影响产能。而旋转靶利用率高，可以达到70％以上，维护周期长，产能高，避免了平面靶的缺点；2)溅射速度快，为平面靶的2-3倍；3)有效的减少打弧和表面掉渣，工艺稳定性好等。

对于旋转镀膜靶材，要求旋转靶材为单根整体，或分段焊接在同一衬管上。以目前技术条件，旋转靶材的制备方法主要包括：热等静压法、热压烧结法和浇铸法，以上工艺各有优缺点，但是对于不同尺寸的灵活控制难以满足，尤其是热压烧结法只能生产长度为300mm以内的单支靶材，因此只能通过多节分段Bonding在衬管上以达到一定的长度要求，这样增加了生产的步骤，提高了靶材生产的成本。

等离子喷涂旋转靶材，是将金属或非金属喷涂粉在等离子焰流中加热到熔化或半熔化状态，并随同等离子焰流，以高速喷射并沉积到预先经过处理过的工件表面上，随着往复持续的喷涂，可以得到一定厚度的靶材。由于等离子喷涂温度高，几乎可以喷涂所有难熔金属及陶瓷粉末；并且喷涂过程为一次成型，喷涂靶材的尺寸不受限制，步骤简单，方便灵活。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构致密、成分均匀、导电性好、无裂纹的掺杂金属的SiC基旋转靶材及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材，以质量百分比计，该靶材包括80-99.5％的SiC和0.5-20％的掺杂金属，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一种或几种。

本发明还提供了一种掺杂金属的SiC基旋转靶材的制备方法，包括如下步骤：

掺杂金属的SiC喷涂粉的制备；

喷涂基体的处理；

喷涂打底层；

采用等离子喷涂工艺在喷涂基体上喷涂掺杂金属的SiC基涂层。

进一步地，所述掺杂金属的SiC喷涂粉的制备包括：将80-99.5wt％的SiC粉末和0.5-20wt％的掺杂金属粉末混合，在1700-1950℃下氢气气氛中烧结6-10小时，然后破碎得到100-400目的喷涂粉末，其中所述掺杂金属包括Ti、Al、Cr、Ni、Cu、Ag、Sn和Zn中的一种或几种。

进一步地，所述SiC粉末的纯度不低于99.95wt％，所述SiC粉末的粒径为1-5um；所述掺杂金属粉末的纯度不低于99.5wt％，所述掺杂金属粉末的粒度在-400目以下。

进一步地，所述喷涂基体的处理包括：清洗、打磨去除所述喷涂基体表面的油渍和氧化层，然后采用喷砂粗化所述喷涂基体表面。

进一步地，所述喷涂打底层是在所述喷涂基体表面喷涂0.1-0.3mm的合金涂层。