一种旋转稀土靶材及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种旋转稀土靶材及其制备方法与应用，属于稀土靶材技术领域。该方法包括：在真空无氧环境下，以电磁复合场复合温喷涂的方式于靶材背管表面沉积稀土喷涂粉末。靶材背管的内部设有沿靶材背管轴向延伸的永磁铁棒，制备过程中，靶材背管处于旋转状态。通过采用温喷涂的方式，可在材料熔点以下，有效对稀土元素进行加热，并可初步提升粉末的沉积速度；通过设置永磁铁棒，可使喷涂粉末得到二次加速，有利于改善沉积靶材的表面成形质量，显著提升靶材材料与背管的结合强度，表面裂纹得到有效抑制，显著降低了内部裂纹的形成概率，内部气孔消失。为制备大尺寸、低氧化、高纯度、细晶粒、高结合、低成本的稀土靶材提供了新的制备方法。制备方法。制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转稀土靶材及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及稀土靶材
，具体而言，涉及一种旋转稀土靶材及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着高新技术产业的兴起，高纯稀土金属及合金靶材在国防军工及新能源汽车、集成电路、新型显示、5G通讯等领域不断得到新的应用，成为高新技术产业发展不可或缺的关键材料。高端电子元器件应用领域对稀土金属及合金靶材的纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准。
[0003]目前常使用的方法是采用重稀土元素靶材通过磁控溅射镀膜方式溅射到钕铁硼永磁材料表面形成覆盖层，经高位晶界扩散将稀土元素扩散至磁体内部以达到提高磁体矫顽力，现有的稀土靶材主要以平面靶为主，平面靶的利用率只有30
‑
35％，稀土元素使用量大，稀土靶材生产成本高，而且现有稀土靶材还存在大尺寸靶材、高纯度、细晶粒、高结合制备困难的问题，同时，还存在制备过程材料易氧化的问题。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种旋转稀土靶材的制备方法，该方法能够有效制备大尺寸、高纯度、细晶粒、高结合、低成本的稀土靶材，且成本较低，制备过程中材料不易氧化。
[0006]本专利技术的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的旋转稀土靶材。
[0007]本专利技术的之三在于提供一种上述旋转稀土靶材的应用。
[0008]本申请可这样实现：
[0009]第一方面，本申请提供一种旋转稀土靶材的制备方法，包括以下步骤：在真空无氧环境下，以电磁复合场复合温喷涂的方式于靶材背管表面沉积喷涂粉末；
[0010]其中，温喷涂的喷涂温度为50
‑
800℃，喷涂粉末包括稀土金属粉末；
[0011]靶材背管的内部设有沿靶材背管轴向延伸的永磁铁棒，制备过程中，靶材背管处于旋转状态。
[0012]在可选的实施方式中，沉积前，对靶材背管进行预热处理，预热处理是通过将靶材背管与外接电池通电实现。
[0013]在可选的实施方式中，靶材背管的两端分别通过电刷与外接电池的正负极电连接。
[0014]在可选的实施方式中，预热处理温度为100
‑
200℃。
[0015]在可选的实施方式中，预热处理前，还包括对靶材背管进行激光清洗处理。
[0016]在可选的实施方式中，激光清洗处理后的靶材背管的表面粗糙度为2
‑
3.5μm。
[0017]在可选的实施方式中，温喷涂的工艺条件包括：靶材背管表面与喷枪的相对线速
度为1000
‑
1200mm/s，喷涂距离为300
‑
320mm，氧气流量为180
‑
200L/min，丙烷流量为40
‑
50L/min，压缩空气流量为300
‑
320L/min，送粉速率为150
‑
250g/min，送粉气体为惰性气体或氮气。
[0018]在可选的实施方式中，温喷涂所用的喷枪的喷射方向与靶材背管的A切面垂直，A切面为喷枪的喷射方向所在的直线与靶材背管交点处的切面。
[0019]在可选的实施方式中，沉积过程中，喷枪的移动速度为10
‑
30mm/s。
[0020]在可选的实施方式中，喷枪的移动方向与靶材背管的轴向平行。
[0021]在可选的实施方式中，沉积过程中，靶材背管的旋转速度为100
‑
200r/min，优选为150
‑
180r/min。
[0022]在可选的实施方式中，喷涂粉末的平均粒径为D
50
＝20
‑
60μm。
[0023]在可选的实施方式中，喷涂粉末中所含的稀土元素包括镝、钪、钇和镧中的至少一种。
[0024]在可选的实施方式中，喷涂粉末的氧含量小于1200ppm。
[0025]在可选的实施方式中，靶材背管的材质为不锈钢；和/或，永磁铁棒中的永磁材料包括铝镍钴、钐钴或钕铁硼。
[0026]第二方面，本申请提供一种旋转稀土靶材，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0027]在可选的实施方式中，旋转稀土靶材的靶材背管表面的沉积体的厚度为8
‑
15mm。
[0028]第三方面，本申请提供如前述实施方式的旋转稀土靶材的应用，例如用于制备电子元器件。
[0029]本申请的有益效果包括：
[0030]本申请通过以温喷涂的形式进行喷涂，一方面可在稀土金属粉末熔点以下对喷涂粉末进行加热，使其塑变能力得到有效提高，另一方面可使上述喷涂粉末得到加速，提高其沉积速度，进而提升喷涂粉末的沉积质量。
[0031]通过在靶材背管的内部设置永磁铁棒，可使得喷涂粉末在强磁场的作用下达到二次加速的效果，进一步提高喷涂粉末的沉积质量。并且，永磁铁棒具有较高的磁性，其能够使喷涂粉末获得更高的加速速度，并可使小颗粒喷涂粉末在靶材背管表面更加聚集。
[0032]在上述基础上再结合电磁复合场，可有效改善沉积靶材表面成形质量，显著提升靶材材料与背管的结合强度，表面裂纹得到了抑制，显著降低了内部裂纹的形成概率，内部气孔消失。为制备大尺寸、低氧化、高纯度、细晶粒、高结合、低成本的稀土靶材，提供了新的制备方法。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0034]图1为本申请电磁复合场辅助温喷涂技术原理图；
[0035]图2为本申请对比例1制备的稀土沉积体的截面图；
[0036]图3为本申请实施例1制备的稀土沉积体的截面图。
[0037]图标：1
‑
真空室；11
‑
真空泵；12
‑
永磁铁棒；13
‑
靶材背管；14
‑
基座；15
‑
沉积体；2
‑
蓄电池；3
‑
送粉系统；31
‑
送粉气体；4
‑
喷涂枪；41
‑
燃气供应设备；42
‑
氧气供应设备；43
‑
气体供应设备。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0039]下面对本申请提供的旋转稀土靶材及其制备方法与应用进行具体说明。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转稀土靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在真空无氧环境下，以电磁复合场复合温喷涂的方式于靶材背管表面沉积喷涂粉末；其中，温喷涂的喷涂温度为50
‑
800℃；喷涂粉末包括稀土金属粉末；所述靶材背管的内部设有沿所述靶材背管轴向延伸的永磁铁棒，制备过程中，所述靶材背管处于旋转状态。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积前，对所述靶材背管进行预热处理，预热处理是通过将所述靶材背管与外接电池通电实现；优选地，所述靶材背管的两端分别通过电刷与外接电池的正负极电连接；优选地，预热处理温度为100
‑
200℃；优选地，预热处理前，还包括对所述靶材背管进行激光清洗处理；优选地，激光清洗处理后的所述靶材背管的表面粗糙度为2
‑
3.5μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，温喷涂的工艺条件包括：所述靶材背管表面与喷枪的相对线速度为1000
‑
1200mm/s，喷涂距离为300
‑
320mm，氧气流量为180
‑
200L/min，丙烷流量为40
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50L/min，压缩空气流量为300
‑
320L/min，送粉速率为150
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250g/min，送粉气体为惰性气体或氮气。4.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢迎春，马文花，张科杰，卢冰文，赵仕杰，俞泽新，黄仁忠，
申请(专利权)人：广东省科学院工业分析检测中心，
类型：发明
国别省市：