[发明专利]以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法

权利要求书

1.以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征是：制备方法包括4个步骤，即喷涂粉体制取、基体准备、结合层喷涂、等离子喷涂成型；具体地包括：

1）喷涂粉体制取：称取一种或多品种纯度不低于重量百分含量99wt%的靶材材料，充分研磨后过筛，经过喷雾造粒制得喷涂粉体；

2）基体准备：准备一衬管，对衬管进行表面处理；

3）结合层喷涂：对2）中表面处理后的衬管通过电弧喷涂方式在衬管表面形成一层结合层； 

4）等离子喷涂成型：将1）中制得的喷涂粉体装入等离子喷涂送粉器，将3）中已形成结合层后的衬管安装在等离子喷涂传动设备上，在喷涂过程中，保持衬管壁与热喷涂枪间相对运动，设定喷涂厚度，制得靶材。

2.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，靶材料为金属材料、或为金属氧化物材料，或为金属氮化物材料，筛目数为200-250目；具体地说，金属把材料为金属锡、金属锌、金属铝、金属钛中的一种或多种，金属氧化物靶材料为氧化锌、氧化铝、氧化镓、氧化镁、氧化铌、氧化钛、氧化锡或氧化锑中的一种或多种，氮化物靶材料为氮化钛，非金属靶材料为氧化硅或氮化硅。

3.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，衬管通常为不锈钢管，或含钛耐高温金属管。

4.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，衬管进行表面处理包括去除衬管表面污垢和氧化层，对沉管表面进行粗化处理，通过粗化处理后的衬管表面粗糙度（Ra）在1.5-2.5；粗化处理后的衬管表面具有更大的接触面积，以增加后续涂层与衬管壁面间的接触强度；具体地说，衬管进行表面处理为喷砂。

5.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，结合层材质为镍铝合金，厚度为0.1-0.3毫米，结合层也称打底层，结合层目的在于确保热喷涂涂层能通过结合层与衬管壁面牢固粘结。

6.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，衬管以自身中轴转动，热喷涂枪沿衬管长度方向单向或往复移动，保持衬管壁与热喷涂枪间隔距离；喷涂距离过大，粉粒的温度和速度均将下降，结合力、气孔、喷涂效率都会明显下降；过小，会使基体温升过高，基体和涂层氧化，影响涂层的结合，在机体温升允许的情况下，喷距适当小些为好，同时，喷枪的移动速度应保证涂层平坦，不出线喷涂脊背的痕迹。

7.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，将纯度99.9wt%的氧化钛粉末经过5小时机械球磨，再经过250目过筛，最后通过喷雾造粒获得具有良好流动性的热喷涂粉体；准备不锈钢管做衬管，衬管长2244毫米，内径125毫米，外径133毫米，对衬管外壁进行喷砂加工，喷涂区域长2244毫米，去除表面污垢和氧化层后，在衬管表面采用电弧喷涂形成0.2毫米厚镍铝结合层；将衬管固定在等离子喷涂设备上，将氧化钛喷涂粉体装入热喷涂设备送粉器，启动传动装置和热喷涂设备，衬管转速100转/分钟，喷枪移动速度为1米/分钟，喷枪与衬管壁间距200毫米，及时补充粉体直至获得喷涂厚度6毫米涂层氧化钛圆柱靶材。

8.如权利要求1所述的以等离子喷涂制备圆柱形大面积镀膜靶材及方法，其特征在于，将纯度4N即含量≥99.99%的硅粉和铝粉，其中硅粉和铝粉重量混合比9:1，经过充分混合，过200目筛，经过喷雾造粒，具有良好流动性喷涂粉体；选取不锈钢衬管，对衬管进行喷砂加工，去除表面污垢和氧化层后再通过电弧喷涂的方法在衬管上形成0.2毫米厚的结合层；衬管内径125毫米，外径133毫米，长度3855毫米，喷涂区域长度3812毫米；将衬管固定在喷涂设备上，启动传动装置，衬管转速100转/分钟，喷枪移动速度为0.8米/分钟，喷枪与衬管距离200毫米，将硅铝喷粉装入等离子热喷涂设备的送粉器，启动热喷涂设备，根据粉体消耗状况及时补充喷粉，至硅铝涂层厚度达到9毫米，且无裂缝和气孔，进一步经表面机械加工处理制成硅铝圆柱靶材。