权利要求
1.一种合金靶材的整形方法，其特征在于，所述整形方法包括：
对焊接后的合金靶材进行至少五级加压整形，且对合金靶材施加的整形压力逐级递增;
所述合金靶材的上表面层叠放置有垫块和压块;
所述合金靶材的下表面放置有垫圈。
2.根据权利要求1所述的整形方法，其特征在于，所述焊接包括扩散焊接;
优选地，所述合金靶材为焊接后合金靶坯与背板组合的靶材;
3.根据权利要求1或2所述的整形方法，其特征在于，所述合金靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
优选地，所述垫块和压块均为柱状结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的整形方法，其特征在于，所述垫块的直径<所述合金靶材的直径;
优选地，所述垫块的厚度>30mm;
优选地，所述压块的直径<所述垫块的直径;
优选地，所述压块的硬度<合金靶坯的硬度;
优选地，所述垫圈的内径>合金靶坯的直径，且所述垫圈的内径<背板的直径;
优选地，所述垫圈的厚度>25mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的整形方法，其特征在于，所述加压整形的级数≥7。
6.根据权利要求1-5任一项所述的整形方法，其特征在于，所述加压整形的初级压力为4-12MPa;
优选地，所述加压整形的末级压力为35-50Mpa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的整形方法，其特征在于，相邻两级加压整形的压力差为2-6MPa。
8.根据权利要求1-7任一项所述的整形方法，其特征在于，每级所述加压整形时的时间均为6-24s。
9.根据权利要求1-8任一项所述的整形方法，其特征在于，所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0-0.5mm;
优选地，经所述加压整形后，所述合金靶材的厚度均匀性<0.3mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的整形方法，其特征在于，所述整形方法包括：
对焊接后的合金靶材进行至少五级加压整形，且对合金靶材施加的整形压力逐级递增;
所述加压整形的初级压力为4-12MPa;所述加压整形的末级压力为35-50Mpa;相邻两级加压整形的压力差为2-6MPa;每级所述加压整形时的时间均为6-24s;
所述合金靶材的上表面层叠放置有垫块和压块;所述合金靶材的下表面放置有垫圈;所述合金靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
所述合金靶材为焊接后合金靶坯与背板组合的靶材;所述垫块的直径<所述合金靶材的直径;所述垫块的厚度>30mm;所述压块的直径<所述垫块的直径;所述压块的硬度<合金靶坯的硬度;所述垫圈的内径>合金靶坯的直径，且所述垫圈的内径<背板的直径;所述垫圈的厚度>25mm;
所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0-0.5mm;
经所述加压整形后，所述合金靶材的厚度均匀性<0.3mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于靶材整形技术领域，尤其涉及一种合金靶材的整形方法。
背景技术
[0002]对于扩散焊接型靶材而言，靶材在焊接后因靶坯和背板材料的热膨胀系数差异较大，焊接后靶材内部，即焊缝处会形成焊接残余应力，并在常规整形等冷加工方式处理后仍会有残留，导致靶材在尺寸加工过程中随着背板和靶坯厚度的减薄、装夹等因素影响下，应力平衡会被打破，导致靶材在加工过程出现动态变形，最终导致靶材出现厚度尺寸不均一的现象。
[0003]目前，对于焊接材料去应力的研究也有相关报道。CN112795767B公开了一种用于钛合金焊接去应力装置及其使用方法，设计了一种包含等离子炬、支撑臂、超声波发生器的装置，该专利利用超声波去应力的原理，通过使用该装置实现了对T焊接样去应力，然而超声波去应力噪声污染大，对于大尺寸异种材料焊接样去应力效果差。
[0004]CN110814096A公开了一种金属靶材焊接后整形方法及焊接方法，所述方法通过在靶材组件的靶材上方由下往上依次设置缓冲垫和垫块后进行加压整形，其中，所述缓冲垫的硬度为30～60HA，抗张强度为50-00kg/cm2，较好地缓解了整形过程中靶材表面瞬间承受很大压力，容易出现贯穿裂纹和开裂现象的问题，对靶材起到了较好的保护和缓冲作用。
[0005]但上述方法均不能很好的兼顾靶材的平面度以及厚度均匀性，若靶材厚度均匀性低可能会在使用过程中影响靶材使用过程电压稳定性。因此，开发一种良率高的合金靶材的整形方法，实现对靶材焊接应力最大程度地去除，保证靶材在后续尺寸加工中不出现动态变形，同时保证靶材的平面度以及厚度均匀性。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种合金靶材的整形方法，通过施加逐级增加的整形压力，对合金靶材进行多级梯度整形，极大的改善了靶材在加工过程中的动态变形现象，保证合金靶材合金靶材中心下凹0-0.5mm，且厚度均匀性<0.3mm，同时不出现扭曲变形、塌边、裂纹和开裂的现象。
[0007]为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0008]本发明提供了一种合金靶材的整形方法，所述整形方法包括：
[0009]对焊接后的合金靶材进行至少五级加压整形，且对合金靶材施加的整形压力逐级递增;
[0010]所述合金靶材的上表面层叠放置有垫块和压块;
[0011]所述合金靶材的下表面放置有垫圈。
[0012]本发明中，每级加压整形过程中无需改变压块的大小及重量;所述加压整形采用压块平压的方式。
[0013]本发明中，所述整形方法适用于合金靶坯面凸起的合金靶材。
[0014]本发明提供的整形方法，在至少五级加压整形过程中施加的整形压力逐级递增，对合金靶材进行多级梯度整形，极大的改善了靶材在加工过程中的动态变形现象，保证合金靶材合金靶材中心下凹0-0.5mm，且厚度均匀性<0.3mm，同时不出现扭曲变形、塌边、裂纹和开裂的现象;另外，反复整形利于内部残留焊接应力进行释放，确保合金靶材内部的残余焊接应力完全去除。
[0015]作为本发明优选的技术方案，所述焊接包括扩散焊接。
[0016]优选地，所述合金靶材为焊接后合金靶坯与背板组合的靶材。
[0017]本发明中，合金靶坯的上表面层叠放置有垫块和压块;背板的下表面放置有垫圈。
[0018]优选地，所述合金靶材包括钛铝靶材。
[0019]本发明中，合金靶坯为钛铝靶坯，背板为铝背板;本发明的合金靶材整形方法对合金靶材的形状及大小没有特殊要求，可适用于本领域技术人员熟知形状及大小的靶材。
[0020]作为本发明优选的技术方案，所述合金靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线。
[0021]优选地，所述垫块和压块均为柱状结构。
[0022]作为本发明优选的技术方案，所述垫块的直径<所述合金靶材的直径。
[0023]优选地，所述垫块的厚度>30mm，例如可以是32mm、34mm、35mm、36mm、38mm、40mm或45mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]本发明中，所述垫块设置于合金靶材的上表面，使整形过程中油压机的压力先传送至垫块上，并控制垫块的厚度>30mm，在保障油压机压力传递良好的同时更好地起到缓冲作用，进而避免合金靶材表面直接承受高压，出现裂纹和开裂的现象。
[0025]优选地，所述压块的直径<所述垫块的直径。
[0026]优选地，所述压块的硬度<合金靶坯的硬度。
[0027]本发明中，选用压块硬度低于合金靶坯的硬度，可以避免合金靶坯在加压整形过程中出现裂纹和开裂的现象。
[0028]优选地，所述垫圈的内径>合金靶坯的直径，且所述垫圈的内径<背板的直径。
[0029]优选地，所述垫圈的厚度>25mm，例如可以是27mm、28mm、30mm、32mm、35mm、38mm或40mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0030]作为本发明优选的技术方案，所述加压整形的级数≥7，例如可以是8、9、10或12等。
[0031]本发明中，根据合金靶材的凸起情况以及整形过程中的弯曲度自行选择加压整形的级数。
[0032]作为本发明优选的技术方案，所述加压整形的初级压力为4-12MPa，例如可以是5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa或11MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0033]本发明中，若初级整形的压力过小时，则起到平压作用较低，浪费操作时间;若初级整形的压力过大时，则可能出现靶材变形的问题。
[0034]优选地，所述加压整形的末级压力为35-50Mpa，例如可以是37MPa、39MPa、40MPa、42MPa、45MPa、46MPa、48MPa或49MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0035]作为本发明优选的技术方案，相邻两级加压整形的压力差为2-6MPa，例如可以是2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa或5.5MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0036]作为本发明优选的技术方案，每级所述加压整形时的时间均为6-24s，例如可以是8s、10s、12s、15s、18s、20s或22s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0037]作为本发明优选的技术方案，所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0-0.5mm，例如可以是0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm或0.4mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0038]优选地，经所述加压整形后，所述合金靶材的厚度均匀性<0.3mm，例如可以是0.28mm、0.25mm、0.22mm、0.2mm、0.18mm、0.15mm或0.1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0039]作为本发明优选的技术方案，所述整形方法包括：
[0040]对焊接后的合金靶材进行至少五级加压整形，且对合金靶材施加的整形压力逐级递增;
[0041]所述加压整形的初级压力为4-12MPa;所述加压整形的末级压力为35-50Mpa;相邻两级加压整形的压力差为2-6MPa;每级所述加压整形时的时间均为6-24s;
[0042]所述合金靶材的上表面层叠放置有垫块和压块;所述合金靶材的下表面放置有垫圈;所述合金靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
[0043]所述合金靶材为焊接后合金靶坯与背板组合的靶材;所述垫块的直径<所述合金靶材的直径;所述垫块的厚度>30mm;所述压块的直径<所述垫块的直径;所述压块的硬度<合金靶坯的硬度;所述垫圈的内径>合金靶坯的直径，且所述垫圈的内径<背板的直径;所述垫圈的厚度>25mm;
[0044]所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0-0.5mm;
[0045]经所述加压整形后，所述合金靶材的厚度均匀性<0.3mm。
[0046]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0047]本发明提供的整形方法，在至少五级加压整形过程中施加的整形压力逐级递增，通过对合金靶材进行多级梯度整形，极大的改善了靶材在加工过程中的动态变形现象，保证合金靶材合金靶材中心下凹0-0.5mm，且厚度均匀性<0.3mm，同时不出现扭曲变形、塌边、裂纹和开裂的现象;另外，反复整形利于内部残留焊接应力进行释放，确保合金靶材内部的残余焊接应力完全去除。
附图说明
[0048]图1为本发明提供的合金靶材加压整形前的示意图，箭头方向为施加压力方向;
[0049]其中，1-合金靶坯，2-背板，3-垫块，4-压块，5-垫圈。
具体实施方式
[0050]下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0051]本发明提供了一种合金靶材的整形方法，所述整形方法包括：对焊接后的合金靶材进行至少五级加压整形，且对合金靶材施加的整形压力逐级递增;
[0052]所述合金靶材为焊接后合金靶坯1与背板2组合的靶材(放置示意图如图1所示);
[0053]所述合金靶坯1的上表面层叠放置有垫块3和压块4;
[0054]所述背板2的下表面放置有垫圈5。
[0055]实施例1
[0056]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，所述整形方法包括：
[0057]对扩散焊接后的钛铝靶材采用压块平压的方式进行10级加压整形，且对钛铝靶材施加的整形压力逐级递增;
[0058]每级加压整形施加的压力依次为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、32MPa、35MPa、38MPa、42MPa;每级所述加压整形时的时间均为12s;
[0059]所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0.2mm;
[0060]所述钛铝靶材为焊接后钛铝靶坯与铝背板组合的靶材;
[0061]所述钛铝靶坯的上表面层叠放置有垫块和压块;所述铝背板的下表面放置有垫圈;所述钛铝靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
[0062]所述钛铝靶坯的直径为533.88mm;所述垫块的直径<所述钛铝靶坯的直径;所述垫块的厚度为35mm;所述压块的直径<所述垫块的直径;所述压块的材质为铝;所述垫圈的内径>钛铝靶坯的直径，且所述垫圈的内径<铝背板的直径;所述垫圈的厚度为30mm。
[0063]实施例2
[0064]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，所述整形方法包括：
[0065]对扩散焊接后的钛铝靶材采用压块平压的方式进行8级加压整形，且对钛铝靶材施加的整形压力逐级递增;
[0066]每级加压整形施加的压力依次为6MPa、15MPa、21MPa、26MPa、31MPa、37MPa、42MPa、48MPa;每级所述加压整形时的时间均为16s;
[0067]所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0.4mm;
[0068]所述钛铝靶材为焊接后钛铝靶坯与铝背板组合的靶材;
[0069]所述钛铝靶坯的上表面层叠放置有垫块和压块;所述铝背板的下表面放置有垫圈;所述钛铝靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
[0070]所述钛铝靶坯的直径为420mm;所述垫块的直径<所述钛铝靶坯的直径;所述垫块的厚度为32mm;所述压块的直径<所述垫块的直径;所述压块的材质为铝;所述垫圈的内径>钛铝靶坯的直径，且所述垫圈的内径<铝背板的直径;所述垫圈的厚度为28mm。
[0071]实施例3
[0072]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，所述整形方法包括：
[0073]对扩散焊接后的钛铝靶材采用压块平压的方式进行6级加压整形，且对钛铝靶材施加的整形压力逐级递增;
[0074]每级加压整形施加的压力依次为10MPa、16MPa、22MPa、28MPa、34MPa、40MPa;每级所述加压整形时的时间均为24s;
[0075]所述加压整形的终点为加压至合金靶材中心下凹0mm;
[0076]所述钛铝靶材为焊接后钛铝靶坯与铝背板组合的靶材;
[0077]所述钛铝靶坯的上表面层叠放置有垫块和压块;所述铝背板的下表面放置有垫圈;所述钛铝靶材、垫块、压块和垫圈的轴线共线;
[0078]所述钛铝靶坯的直径为350mm;所述垫块的直径<所述钛铝靶坯的直径;所述垫块的厚度为40mm;所述压块的直径<所述垫块的直径;所述压块的材质为铝;所述垫圈的内径>钛铝靶坯的直径，且所述垫圈的内径<铝背板的直径;所述垫圈的厚度为32mm。
[0079]实施例4
[0080]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了调整加压整形的初级压力为20MPa以外，其他条件均与实施例1相同。
[0081]实施例5
[0082]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了调整相邻两级加压整形的压力差，使加压整形的末级压力为30MPa以外，其他条件均与实施例1相同。
[0083]实施例6
[0084]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了调整相邻两级加压整形的压力差，使加压整形的末级压力为55MPa以外，其他条件均与实施例1相同。
[0085]实施例7
[0086]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了每级加压整形时的时间均为4s以外，其他条件均与实施例1相同。
[0087]实施例8
[0088]本实施例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了每级加压整形时的时间均为30s以外，其他条件均与实施例1相同。
[0089]对比例1
[0090]本对比例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了仅进行4级加压整形，每级加压整形施加的压力依次为12MPa、20MPa、28MPa、36MPa以外，其他条件均与实施例1相同。
[0091]对比例2
[0092]本对比例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了最后三级施加的压力未逐级递增，即每级加压整形施加的压力依次为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、32MPa、35MPa、35MPa、35MPa以外，其他条件均与实施例1相同。
[0093]对比例3
[0094]本对比例提供了一种钛铝靶材的整形方法，除了铝背板的下表面未放置有垫圈以外，其他条件均与实施例1相同。
[0095]对上述实施例和对比例中加压整形后钛铝靶材分别进行产品平面度、厚度均匀性和裂纹率进行测试，使用水平十字架及塞尺进行平面度检测，使用超声波厚度
检测仪进行厚度均匀性检测，使用超声波探伤检测裂纹情况从而计算裂纹率，结果如表1所示。
[0096]表1
[0097]
平面度/mm厚度均匀性/mm裂纹率/%实施例10.20.150实施例20.30.260实施例30.050.150实施例40.40.410实施例50.450.50实施例60.50.55实施例70.70.750实施例80.50.50对比例10.550.40对比例20.60.50对比例30.81.00
[0098]由表1可知：
[0099](1)本发明实施例1-3提供的整形方法，在压块质量不变下施加逐级递增的整形压力，对合金靶材进行多梯度整形，使得合金靶材中心下凹0-0.5mm，且厚度均匀性<0.3mm，且不出现扭曲变形、塌边、裂纹和开裂的现象;多级整形利于内部残留焊接应力进行释放;
[0100](2)综合实施例1和实施例4对比可知，当第一级加压整形的压力过大时，整形后合金靶材表面易出现变形、裂纹等现象，不利于降低合金靶材的平面度;
[0101](3)综合实施例1和实施例5-6对比可知，当末级整形压力过小时，不利于控制产品的厚度均匀性，导致合金靶材的厚度均匀性>0.3mm;当末级整形压力过大时，使得平面度凹陷过多，导致合金靶材的平面度过大;
[0102](4)综合实施例1和实施例7-8对比可知，当每级加压整形时的时间过短时，不利于控制产品的厚度均匀性，导致合金靶材的厚度均匀性>0.3mm;当每级加压整形时的时间过长时，也会导致合金靶材的厚度均匀性不统一;
[0103](5)综合实施例1和对比例1-2对比可知，当加压整形级数过少时，无法使合金靶材中心下凹至0.5mm内，也无法保证产品的厚度均匀性，同时焊接应力无法完全释放;当加压整形的压力未逐级增加时，无法使合金靶材中心下凹至0.5mm内，也无法保证产品的厚度均匀性;
[0104](6)综合实施例1和对比例3对比可知，当未在铝背板的下表面设置垫圈时，产品无法有效下压，无法确保整形后合金靶材的平面度。
[0105]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“合金靶材的整形方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：宁波江丰电子材料股份有限公司
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