[发明专利]一种制备管状靶材的方法

说明书

一种制备管状靶材的方法，所述方法包括：选取已经过清洗和粗化处理的不锈钢背衬管；在含氧气氛中采用真空气雾化方法制备(铜铟镓)合金粉末；在大气气氛中，采用等离子喷涂或冷喷涂等方法在背衬管上喷涂过渡层，得到包含过渡层的不锈钢背衬管；在大气气氛中，采用等离子喷涂法在所述包含过渡层的不锈钢背衬管表面喷涂靶材层。本申请的方法在大气气氛中制备管状靶材，降低了生产成本，简化了生产工艺，而且制备的管状靶材的氧含量较低，性能较好。

技术领域

本申请涉及但不限于太阳能应用材料领域，特别涉及但不限于一种制备管状靶材的方法。

背景技术

靶材制备技术主要有熔炼铸造法、低温气动力喷涂和气氛保护等离子喷涂等。CN102286724A公开了一种利用真空熔炼铸造法制造CIG(铜铟镓)靶材的技术；CN201310172489.6提供了一种在真空或保护气氛下，低压等离子喷涂制备CIG靶材的方法，但由于需在真空腔体或保护气氛下进行，设备昂贵，工序复杂，并且其喷涂粉末粒径要求为2200～2600目，粉末非常细，难以制备，导致生产成本很高。CN201310221657.6提供了一种逐层熔铸法逐层将铜铟镓依次固化于不锈钢圆筒基体上形成铜铟镓旋转靶材的方法，该方法需要在真空或保护气体气氛中进行，工序复杂，并且难以克服熔铸工艺带来的气孔、晶粒粗大等缺点；CN201510184794.6提供了一种采用球磨粉末经冷气体喷涂制备CIG靶材的方法，但由于低熔点镓金属和高延展性铟金属的特点，球磨铟粉末将不适合用于喷涂生产，不仅产量低，球磨得不到球形粉末，而且被延展并粘连的粉末不能通过现有送粉系统进行靶材喷涂作业。

此外，制备靶材的原料——合金粉末的制备过程也存在问题。以铟铜镓合金粉末的制备过程为例，铟铜镓合金具有非常宽广的固液共存温度区，完全熔化需超过500℃，而完全凝固常低至160℃以下。因此，从液体凝固到完全的固态常伴随着非常大的体积收缩，从而导致采用常规熔炼浇铸法制备铟铜镓靶材时得不到致密的靶材坯体，其结果不仅有很多缩松和缩孔，还存在主要成份分布不均匀等问题。先制做铟铜镓合金粉末，然后再用粉末冶金或热涂等成形方法制成靶材则可以解决以上问题。但由于铟熔点为156℃，镓熔点为29℃，熔点很低，在粉末合金相中主要存在铜镓金属间化合物和铟基合金相，而由于铟的熔点很低，导致经由常规气雾化法制得的合金粉末在冷却过程以及室温下均存在严重的团聚、粘连现象，其颗粒表面粘附有大量的小卫星球，不仅使得合金粉末产率过低，还导致合金粉末流动性差，难以满足生产工艺要求生产出高性能的靶材，在后续使用过程中送粉不畅也经常导致热喷涂的送粉系统阻塞。同理，对于其他具有非常宽广的固液共存温度区、并且其中一种金属的熔点很低的合金粉末的制备，也存在上述问题。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请提供了一种不需要在真空或保护气体存在的条件下就可进行的低成本制备管状靶材的方法。

具体地，本申请提供了一种制备管状靶材的方法，所述方法包括：

选取已经过清洗和粗化处理的不锈钢背衬管；

在大气气氛中，采用等离子喷涂法、电弧喷涂法、超音波火焰喷涂法或冷喷涂法在选取的不锈钢背衬管表面喷涂过渡层，得到包含过渡层的不锈钢背衬管；

在大气气氛中，采用等离子喷涂法在所述包含过渡层的不锈钢背衬管表面喷涂靶材层。

在本申请中，可以采用本领域中常用的等离子喷涂法、电弧喷涂法、超音波火焰喷涂法或冷喷涂法喷涂铜铟镓过渡层。与等离子喷涂法相比，采用冷喷涂法可以获得更高的过渡层与靶材层之间的结合强度。

在本申请的实施方式中，所述管状靶材可以包括铜铟镓、银铟镓、金铟镓、铜锡镓、银锡镓、金锡镓、铜银铟镓、铜金铟镓管状靶材。