[发明专利]一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法

说明书

本发明涉及一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法，属于靶材制造技术领域。本发明通过采用铝硅合金粉末在高能球磨冲击下发生分散和塑性变形，在高体积分数铝铬硼靶材和铝硅合金背板表面形成高致密度强结合的铝硅合金涂层，降低了铝铬硼靶材和铝硅合金背板的物理、化学性能差异，通过后续的热等静压扩散焊接，实现了铝铬硼靶材和铝硅合金背板高强度、高焊合连接。本发明的方法和设备工艺简单、高效，适合批量化生产。

技术领域

本发明属于靶材制造技术领域，具体涉及一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法。

背景技术

现代机械加工技术对高速切削的需求越来越高，加工刀具需要具有高的硬度并可以抵挡高速切削引起的高温氧化。自从20世纪60年代以来，刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。刀具表面涂层可以通过提高刀具表面硬度、耐氧化性等方法来实现更高的进料速度、切割性能和金属切削率。目前有80％机械加工刀具是通过薄膜技术实现切削精度、效率的提高和有效工作时间的增加。

TiN系薄膜应用到刀具上，可以显著提高工具、模具的耐磨性能。将TiN薄膜添加Al，形成TiAlN薄膜，抗氧化温度显著提升，使用Cr替代Ti，CrAlN薄膜的抗氧化温度可以进一步提高至900℃。研究发现，在CrAlN涂层中加入B合金元素，形成Al-Cr-B-N纳米复合结构，这种结构提高了膜层的硬度，提升了晶粒边界的结合力，降低了膜层的残余应力，进一步提高膜层的机械性能和刀具使用寿命，极具应用价值。在公开号CN110527957A的发明专利《一种铝铬硼合金靶材及其制备方法》中介绍了新型铝铬硼合金靶材的热等静压制备方法。

在镀膜工艺中，通常使用背板固定用于溅射的靶材，同时背板还具有传导溅射过程中产生热量的功效。

依据靶材的材质和应用领域不同，焊接时所使用的焊接工艺也不尽相同。如在公开号CN112059345A的发明专利《一种高纯铝靶材组件的钎焊方法及高纯铝靶材组件》中介绍了高纯铝合金靶材的钎焊连接方法，公开号CN104690417A的发明专利《一种镍或镍合金靶材与背板的焊接方法》中介绍了镍合金靶材的热等静压扩散焊接方法等，但是针对新型的铝铬硼合金靶材，尚未开发有针对性的靶材与背板连接技术，以解决磁控溅射或电弧蒸发靶材组件在一侧处于高温真空，而另一侧背板处于冷却水强冷恶劣工况条件下，两侧形成巨大的温差和压差导致复杂的应力分布状态。另一方面，高体积分数含量靶材与铝合金背板之间物理、化学性质差异导致的焊接强度低、焊合率低以及焊接应力大的问题。

综上所述，需要开发一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法，解决目前钎焊工艺结合强度低，真空扩散焊接靶材与背板物理化学相容性差的问题，获得高强度、高焊合率的铝铬硼合金靶材和背板组件。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明目的是提供一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法，实现铝铬硼靶材与铝硅合金背板的高强度、高焊合率焊接。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种铝铬硼靶材与铝硅合金背板的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将铝铬硼靶材和铝硅合金背板的焊接面进行表面抛光后，超声清洗、吹干；

(2)将经步骤(1)得到的铝铬硼靶材和铝硅合金背板焊接面的表面通过高能球磨沉积铝硅合金涂层；

(3)将经步骤(2)得到的铝铬硼靶材和铝硅合金背板装配后置于铝制包套中，对铝制包套依次进行焊接、抽真空和脱气；

(4)将经步骤(3)处理后的铝制包套封焊后进行热等静压扩散焊接，实现铝铬硼靶材和铝硅合金背板焊接。

进一步地，所述步骤(1)使用砂纸和抛光布将铝铬硼靶材和铝硅合金背板焊接面进行表面抛光，置于丙酮溶液中，超声清洗5-10min，取出后用酒精清洗后吹干。