[发明专利]一种稀土金属及稀土合金旋转靶材的制造装置及方法

说明书

本发明公开一种稀土金属或合金旋转靶材的制备设备与方法，该设备可实现金属合金的熔铸成型一体化，将熔炼与铸造成型在同一个空间内完成，有效提高旋转靶材质量。采用该设备的制备方法在熔炼之后可直接成型脱模。本发明操作简单易行，适用于工业化生产；采用本发明的设备与方法能够得到纯度高、成分均匀稳定、成材率高的旋转靶材。

技术领域

本发明用于稀土金属及其合金靶材领域，具体涉及到一种旋转靶材的制造装置和方法。

背景技术

目前稀土永磁行业、磁制冷、OLED显示等行业广泛使用稀土或稀土合金靶材提高产品性能。例如稀土永磁行业，为了提高钕铁硼(NdFeB）永磁材料的矫顽力和高温使用性，目前常使用的方法是采用重稀土金属镝(Dy)、铽(Tb)等靶材通过磁控溅射镀膜方式溅射到钕铁硼（NdFeB）材料表面形成覆盖层，经高位晶界扩散将稀土金属扩散至磁体内部以达到提高磁体矫顽力、少量使用稀土的目的，降低成本。

目前稀土金属或稀土合金旋转靶材制造方法有以下两种方式：

方法1：块状金属原料在真空熔炼炉内加热至液态，然后浇铸在模具内，脱模得到的毛坯。这个方法的缺点是：

1）用这种方式加工，毛坯表面不平整，需要很大的加工余量，成材率低，通常成材率只有30%左右；良品率低，在浇铸过程中由于模具温度较低，及其容易产生裂纹，导致出现废品。

2）同时在这个工艺条件下，由于毛坯加工余量较大，后续机加工工序加工量很大，需要花费大量的时间来加工。

方法2：采用粉末冶金的方法制备产品毛坯，用粒径合适的稀土金属或稀土合金粉末，经过压制烧结后，在经过后续机加工，再绑定到廉价金属背板上，得到成型的稀土靶材或稀土合金靶材。这个方法缺点是：

1）稀土金属很活泼，其粉末极其容易发生自燃，采用该方法加工毛坯危险系数高。

2）稀土金属很活泼，容易氧化，加工成本很高，价格通常是相同规格金属的5～20倍。

现有的稀土金属旋转靶材的制备方法，成材率低，加工难度大，不利于生产且成本高昂。同时不能进行连续多次熔铸生产。正对上述不足，急需一种新型的稀土金属或合金旋转靶材制备设备和制备方法。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计一种结构简单、易于实现工业应用的稀土金属或稀土合金旋转靶材制备设备及其制备方法，以解决稀土金属或稀土合金旋转靶材加工成本高、成材率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种稀土金属或合金旋转靶材的制备设备，该设备包括反应箱体，反应箱体是一个密闭腔，在反应箱体上设有至少一个抽气口。在反应箱体中设置有熔铸装置。熔铸装置包括外壁、内腔、可分离的顶板与底板，所述熔铸装置悬空安装在反应箱体中。可分离的顶板与可分离的底板分别设置在外壁的正上方与正下方。外壁正下方的底板需不小于外壁的外径，底板与外壁配合可形成一容置空间，用于放置物料。外壁正上方的顶板小于外壁内径，当通过驱动杆实现纵向移动时，可嵌入外壁中在垂直方向上施加推力，将物料与内腔推出外壁。底板通过驱动杆可实现纵向移动，将物料与内腔一并移出外壁。

外壁外周环绕设置有加热装置。外壁内部设有内腔，内腔成圆柱状，竖直安装在底板上，底板与内腔可拆卸连接。

进一步地，加热装置分为上部加热装置和下部加热装置，可分别独立进行加热。

进一步地，底板上可设置底座，用于固定内腔的位置。

进一步地，底板与外壁之间的配合处设置密封结构以防止漏液。

进一步地，外壁与内腔的横截面可以是环形。