[发明专利]一种高纯铜管靶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯铜管靶的制备方法，包括含铜量99.99%以上的电解铜的真空熔炼拉铸锭坯及锭坯热挤压成形和加工。首先进行高纯铜锭坯的真空熔炼制备，制备的高纯铜圆锭坯热挤压成形制备高纯铜管坯，高纯铜管坯在液压校形机上进行校形，使高纯铜管坯的直线度小于1mm/m。校直后的高纯铜管坯在数控机床上进行精密加工，使其尺寸精度和表面粗糙度达到规定要求，形成不同规格的成品高纯铜管靶。用本发明制备的高纯铜管靶晶粒度≤100μm，完全满足液晶面板或光伏产业对于高纯铜靶材的要求，具有显著的经济与社会效益。

技术领域

本发明涉及液晶面板或光伏电池用溅射铜管靶技术领域，具体的说是一种高纯铜管靶的制备方法。

背景技术

金属靶材是液晶显示器制造中最重要的原材料之一，液晶显示器的制造普遍采用物理气相沉积工艺，在物理气相沉积过程中，电离形成的Ar离子在电场的作用下加速轰击金属靶材形成大量靶材原子，溅射出的大量靶材原子沉积在基板上形成薄膜。

在显示面板等液晶显示装置中使用的薄膜晶体管等的电极布线中，主要使用了通过溅射而形成的铝电极或铜电极。相比较，铜较铝具有优异的电学性能。近年来，随着液晶显示终端大尺寸化，高解析度以及驱动频率高速化的发展趋势及要求，具有较低的电阻率及良好的电迁移能力的铜导线被越来越多的应用到TFT阵列中。随之，用于铜成膜的溅射用高纯铜管靶的研究也在不断地进行。铜管靶的利用率高达70~80%。

公开号为CN111451314A的专利介绍了一种高纯铜旋转靶的制备方法，该方法包括将高纯铜锭坯镦粗及滚圆拔长形成合适尺寸的挤压铜圆锭坯，然后锭坯挤压成形管坯，管坯经过二次冷轧变径，最后真空退火得到高纯铜管。该专利的制备方法包括毛坯的多次加热和锻打变形，挤压后的管坯还要经过二次冷轧及真空退火，生产周期长，成本高。而且在锻打的过程，锭坯容易高温氧化，造成锭坯氧含量的增加，影响铜管靶的质量。

公开号为CN111604651A的专利介绍了一种大规格高纯铜旋转靶材的制备方法，该方法包括快速加热铸锭后，将锭坯一火二墩二拔至需要规格。锭坯挤压成形管坯，管坯经过三次拉伸变形，光亮退火后得到合适尺寸的铜管。该专利的制备方法包括锭坯的多次加热和锻打变形，挤压后的管坯还要经过三次拉拔及光亮退火。该方法制备的铜管在拉拔环节要做管头装夹才能拉拔，会造成管材的成品率降低，增加了管靶的生产成本。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种高纯铜管靶的制备方法，该制备方法通过真空熔炼能够有效提高高纯铜圆锭坯的纯度；通过大挤压比热挤压，增加高纯铜管坯的变形量，可有效破碎高纯铜管坯内的粗大铸造组织，获得细小的等轴晶粒；不仅如此，本发明中的制备方法省去了现有制备方法中后续的多次拉拔退火工艺，制备流程短，可大大节省生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种高纯铜管靶的制备方法，包括如下步骤：

（1）、将高纯电解铜剪切后置于真空感应熔炼炉内，然后进行抽真空和感应加热升温，对高纯电解铜进行真空熔炼；

（2）、将熔炼得到的铜液流至铸造炉的结晶器内，铸造得到高纯铜圆锭坯；

（3）、将步骤（2）得到的高纯铜圆锭坯置于加热炉内，加热至750~900℃并保温1~5h；

（4）、将步骤（3）加热后的高纯铜圆锭坯转移至挤压机的挤压筒进行热挤压，得到高纯铜管坯，其中，挤压机挤压筒内的温度为400~500℃，挤压力大于25KN；

（5）、将热挤压成型的高纯铜管坯自然冷却至室温，然后采用校直机进行校直；

（6）、将热校直后的高纯铜管坯进行机加工和裁切，进而得到合适尺寸的高纯铜管靶。

进一步地，步骤（1）中，高纯电解铜的纯度≥99.99%。