用于热等静压制备管型靶材的支撑件
技术领域
本实用新型涉及靶材制备领域，尤其涉及一种用于热等静压制备管型靶材的支撑件。
背景技术
近年来，随着溅射靶材和溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。溅射靶材主要分为平面靶材和管型靶材，与平面靶相比，管型靶材的利用率更高且溅射后成膜质量更好，在靶材市场具有巨大的发展潜力。管型钼钠靶材材料性能的优劣直接影响到太阳能电池的光电转化效率。
管型靶材结构特殊，采用常规的靶材制备技术很难提高靶材致密度，所以通常采用热等静压工艺制备管型靶材。对于采用热等静压工艺制备管型靶材的操作中，由于受刚性包套结构影响和靶坯自身重力的原因，对于管型靶坯烧结后一般呈现中间收缩大，上下两端收缩小的情况，不规则的变形增加了靶坯机械加工损耗，并影响靶坯的尺寸，因此如何控制管型靶坯烧结过程收缩的均匀性是热等静压工艺的难点。
实用新型内容
为了解决上述热等静压工艺中管型靶坯烧结过程收缩的均匀性，本实用新型提供了一种用于热等静压制备管型靶材的支撑件，所述热等静压工艺中使用包套，所述支撑件为能够插入包套内的柱体，所述支撑件和所述包套之间的间隙为15％-30％的包套内径。
可选的，所述支撑件的长度大于或等于所述包套的长度。
与现有技术相比，本实用新型提供的用于热等静压制备管型靶材的支撑件包括以下优点：可以有效的降低热等静压工艺中，由于受刚性包套结构影响和靶坯自身重力所带来的靶坯烧结过程的收缩不均匀问题。
附图说明
附图用来提供对本实实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
图1为本实用新型一实施例示出的包套内部有支撑件的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例示出的支撑件横截面结构示意图；
图3为本实用新型一实施例示出的支撑件横截面结构示意图；
图4为本实用新型一实施例示出的支撑件横截面结构示意图；
图5为本实用新型一实施例示出的支撑件横截面结构示意图。
附图标记：10-支撑件，20-包套，30-靶坯。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
等静压技术是利用密闭容器内的制品在各向均等的超高压力状态下成型的技术。根据成型和固结时的温度高低，可分为冷等静压和热等静压。热等静压工艺将制品放置到密闭的容器中，一般通过让容器内通入高压气体，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压工艺中需要使用包套。
一般的，热等静压的操作流程如下：
(1)装料。根据冷等静压得到的管型靶坯的收缩情况，制作满足条件的管型靶材包套，将经冷等静压得到的管型靶坯装入到包套内。
包套材料根据烧结温度一般选择不锈钢或钛，包套的壁厚在1.0mm-3.0mm，例如可以是1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm。包套内外部要求光滑、无凸起和凸起。
(2)焊封。将包套预留的焊封口进行焊封操作，保证封口完全焊封。用于抽真空的细管通道不需焊封。
(3)加热和抽真空。将装有管型靶坯的包套置于用于加热的箱体或炉膛内，预留真空细管接入真空泵进行抽真空操作。启动加热程序并进行抽真空操作，待达到预设温度且真空度达到10-3Pa以上不再波动时，将预留的真空细管进行焊封操作。预设温度一般要求高于200℃并低于钠源化合物熔点。如选择钼酸钠作为钠源，预设温度建议在200℃-687℃。
(4)热等静压操作。将密封后的靶坯包套放置于热等静压设备的工作平台上，按照设定的加热程序加热和充入惰性气体，如氩气。热等静压温度为1000℃-1550℃，腔体内压力为100MPa-200MPa，保温时间视工件大小控制在2h-10h。待保温结束，按照设定的温度进行降温，完成热等静压操作过程。
其中，热等静压设备在达到设定温度后，包套材料机械强度降低，包套壁内、外部压力差促使包套迅速收缩，将压力传导到内部的靶坯上，从而实现靶坯的迅速致密化，提高靶材的致密性，对于管型靶材，靶坯相对密度从冷等静压后的60％-75％提高到热等静压烧结后的98％以上，靶坯烧结过程会发生明显的收缩。
管型靶坯热等静压烧结过程一般为竖直摆放。由于受刚性包套结构影响和靶坯自身重力的原因，对于管型靶坯烧结后一般呈现中间收缩大，上下两端收缩小的情况，不规则的变形增加了靶坯机械加工损耗，并影响靶坯的尺寸，因此如何控制管型靶坯烧结过程收缩的均匀性是热等静压工艺的难点。
本实用新型提供的支撑件可用于热等静压制备管型靶材，即在上述进行热等静压操作时将支撑件插入包套内部，所述支撑件和所述包套之间的间隙为15％-30％的包套内径。
支撑件的具体结构如图1所示，支撑件10为能够插入包套20内的柱体，柱体的粗细均匀，同时还需要给靶坯30收缩提供一定的间隙，间隙太大会使得支撑件10起不到支撑效果，间隙太小则会阻碍靶坯30的收缩，同时增加去除支撑件10的难度，所以支撑件10和包套20形成的间隙应该为15％-30％的包套20内径，例如可以是15％，18％，20％，25％，27％，30％等。支撑件10的加入可以减小管型靶坯30烧结后中间收缩大的问题，从而有效的降低由于受刚性包套20结构影响和靶坯30自身重力所带来的靶坯烧结过程的收缩不均匀问题。
可选的，支撑件10的长度大于或等于包套20的长度。
支撑件10的横截面可以圆形、椭圆形、多边形、多角形、其它不规则形状，或者上述形状对应的环形结构。相对于的，支撑件10为实心机构，或者空心的管型结构。具体的，实心结构的支撑件10可选择石墨材料。空心结构的支撑件10可以选用不锈钢、钼、或者钨，空心结构的管的厚度大于等于2mm。
考虑到烧结完成后，靶坯和包套20会将刚性支撑件10包覆住，增加了靶坯30与支撑件10的分离难度，支撑件10可采用图2-5所示的结构。
如图2所示，支撑件10的横截面为周边带有凸起的圆形，其中，凸起向外突出，凸起的形状可以是三角形、矩形、半圆形或其它的形状。凸起有多个，如可以是10个、12个、14个、16个、20个等。
如图3所示，支撑件10的截面为正多边形，如可以是正五边形、六边形、七边形、八边形、十边形等。
如图4所示，支撑件10的截面为正多角形，如可以是正五角形、正六角形、正七角形、正八角形、正十角形等。
如图5所示，支撑件10的截面为外环带有凸起的圆环形，即内环为圆形，外环为带有凸起的圆形。其中，凸起向外突出，凸起的形状可以是三角形矩形、半圆形或其它的形状。凸起有多个，如可以是10个、12个、14个、16个、20个等。
采用图2-5所示结构的支撑件10，靶坯30烧结之后支撑件10与包套20内侧壁为线与面的接触，烧结结束后可以降低靶坯30和支撑件10的分离难度。可以理解的是，支撑件10的截面除了周边带有凸起的圆形、正多边形、正多角形以外，只要能实现靶坯30烧结之后支撑件10与包套20内侧壁为线与面的接触，其它结构的支撑件也都是可行的。
实施例1
如图1所示，支撑件10为圆柱体，即其横截面为圆形，支撑件10的长度等于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为15％的包套20内径。支撑件10的材料为石墨。
实施例2
如图2所示，支撑件10的横截面为周边带有凸起的圆形，其中，凸起向外突出，凸起的形状是三角形，数量为12个。支撑件10的纵截面为图1所示的结构，即为长度大于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为20％的包套20内径。支撑件10的材料为石墨。
实施例3
如图3所示，支撑件10的横截面为正六边形，其中，凸起向外突出，凸起的形状是三角形，数量为12个。支撑件10的长度等于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为15％的包套25内径。支撑件10的材料为石墨。
实施例4
如图4所示，支撑件10的横截面为正六角形，其中，支撑件10的纵截面为图1所示的结构，即为长度大于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为30％的包套20内径。支撑件10的材料为石墨。
实施例5
如图5所示，支撑件10的横截面为外环带有凸起的圆环形，即内环为圆形，外环为带有凸起的圆形。其中，凸起向外突出，凸起的形状是三角形，数量为12个。支撑件10的纵截面为图1所示的结构，即为长度大于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为18％的包套20内径。支撑件10的材料为不锈钢，支撑件10壁厚为2mm。
实施例6
支撑件10的横截面为正八边形的环形，即内环为正八边形，外环为正八边形。的纵截面为图1所示的结构，即为长度大于包套20长度的柱体，支撑件10能插入包套20的内部，且支撑件10与包套20的间隙为27％的包套20内径。支撑件10的材料为金属钼，支撑件10壁厚为4mm。
可以理解的是，本实用新型中使用的“横截面”、“纵向”仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
