一种用于旋转铟靶的连续脱脂烧结炉及温控烧结方法与流程

本发明属于旋转铟靶加工，具体为一种用于旋转铟靶的连续脱脂烧结炉及温控烧结方法。

背景技术：

1、旋转铟靶是半导体镀膜、液晶显示、光伏薄膜制备领域的核心溅射靶材，其管状结构的成型质量、致密度、均匀性直接决定薄膜镀膜的精度与稳定性，脱脂与烧结是旋转铟靶素坯制备的关键工序，脱脂过程需彻底去除素坯内部的粘结剂、有机溶剂等杂质，烧结阶段需实现铟靶晶粒均匀致密化生长，是保障旋转铟靶成品性能的核心工艺环节。

2、传统旋转铟靶脱脂烧结设备及工艺存在显著技术短板，行业内现有烧结炉多采用底部支撑、堆叠放置的固定方式对管状铟靶素坯进行限位加工，该固定结构在实际生产过程中，会导致铟靶素坯与支撑结构接触区域形成遮挡死角，脱脂阶段粘结剂挥发废气无法从接触死角顺畅排出，极易造成局部残碳堆积，导致靶材表面出现斑点、孔隙缺陷，同时烧结升温、保温、降温过程中，支撑接触区域与悬空区域受热、散热速率不一致，会引发管状铟靶整体温场不均，产生晶粒大小差异化、靶体弯曲变形、壁厚致密性不均等问题，大幅降低旋转铟靶的成型精度与良品率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于旋转铟靶的连续脱脂烧结炉及温控烧结方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于旋转铟靶的连续脱脂烧结炉及温控烧结方法，包括烧结炉组件，所述烧结炉组件的中部设有悬空式分离固定组件；

4、所述悬空式分离固定组件包括安装外壳，所述安装外壳的内部固定连接有两对条形凸块，所述安装外壳的内壁固定连接有一对上下对称的限位凹槽，所述安装外壳的内部固定连接有限位杆，所述安装外壳的内部转动连接有双向丝杆，所述安装外壳的上端固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出端与双向丝杆的上端固定连接，所述双向丝杆的中部通过螺纹连接有一对上下对称的第一升降块，所述限位杆的中部滑动连接有一对上下对称的第二升降块，一对所述第二升降块与一对第一升降块呈一一对应设置，所述第二升降块与第一升降块之间固定连接有驱动板，一对所述驱动板呈对称设置，一对所述驱动板的中部均设有多个从动杆，多个所述从动杆的一端均固定连接有滑动块，所述滑动块的中部与驱动板的中部滑动连接，每一对所述从动杆之间均固定连接有悬空夹持板。

5、优选地，烧结炉组件包括炉体外壳，所述炉体外壳的中部与安装外壳的中部固定连接，所述炉体外壳的一端安装有密封门，所述密封门通过一对卡扣与炉体外壳密封固定，所述炉体外壳的下端固定连接有一对支撑腿，所述炉体外壳的上端安装有加热元器件，所述炉体外壳的内部固定连接有一对放置板，一对所述放置板的上端均开设有多个弧形导向凹槽。

6、优选地，多个所述从动杆的中部均固定连接有t形凸块，多个所述t形凸块均与限位凹槽滑动连接。

7、优选地，所述驱动板的中部开设有多个配合滑动块滑动连接的倾斜凹槽。

8、优选地，多个所述悬空夹持板的中部均开设有弧形凹槽，所述弧形凹槽上开设有多个贯穿透气孔。

9、一种用于旋转铟靶的连续脱脂烧结炉温控烧结方法，包括以下步骤：

10、s1、设备预处理与工件装夹，开启炉体外壳的密封门，将待加工管状旋转铟靶素坯对应放置在炉体内部工位；启动伺服电机驱动双向丝杆正转，带动上下两组第一升降块、第二升降块相对移动，联动对称驱动板同步动作，配合滑动块、从动杆的斜向滑动微调，使上下对应悬空夹持板贴合铟靶素坯外壁，实现居中悬空夹持固定，保证铟靶素坯整体无接触遮挡、悬空于炉体温场中心；装夹完成后关闭密封门，通过卡扣完成炉体密封，检查炉体气密性与各运动结构运行稳定性；

11、s2、分段梯度低温脱脂处理，通过加热元器件启动分段脱脂温控程序，分三阶段低温梯度升温脱脂，彻底去除素坯内部粘结剂与有机溶剂，避免残碳堆积；

12、s3、梯度升温致密烧结处理，脱脂完成后启动烧结温控程序，采用多级梯度升温、恒温保晶工艺，保障铟靶晶粒均匀致密化；

13、s4、分段缓冷定型处理，烧结完成后禁止快速降温，采用三段式梯度缓冷工艺，消除靶体内应力，防止变形开裂；

14、s5、连续循环加工，单次加工完成后，伺服电机反转松开悬空夹持板，取出成品铟靶，更换待加工素坯，重复上述步骤，实现连续化脱脂烧结生产。

15、优选地，步骤s2中所述分段梯度低温脱脂处理包括以下步骤；

16、s21、预热除湿阶段：以3℃/min的升温速率将炉内温度从室温升至120℃，恒温保温30min，彻底去除铟靶素坯内部吸附水分与低沸点有机溶剂；

17、s22、低速脱脂阶段：以2℃/min的升温速率升温至280℃，恒温保温90min，缓慢分解挥发素坯内部中低粘度粘结剂，避免快速升温导致素坯鼓泡、开裂；

18、s23、深度脱脂阶段：以1.5℃/min的升温速率升温至420℃，恒温保温120min，彻底分解残留高粘度粘结剂，挥发废气通过悬空夹持板的透气孔全方位散出，无死角残留。

19、优选地，步骤s3中所述梯度升温致密烧结处理包括以下步骤：

20、s31、升温过渡阶段，以2.5℃/min的速率从420℃升温至650℃，消除素坯内部温度梯度，平稳过渡至烧结温度区间；

21、s32、预烧结阶段，650℃恒温保温60min，实现铟靶颗粒初步粘结、孔隙初步闭合；

22、s33、高温致密烧结阶段，以2℃/min升温至780-820℃，根据铟靶管径规格匹配恒温时长，管径20-40mm保温150min，管径40-60mm保温180min，实现晶粒均匀生长、靶体完全致密化。

23、优选地，步骤s4中所述分段缓冷定型处理包括以下步骤：

24、s41、高温缓冷阶段：停止加热，自然降温至600℃，降温速率控制在1℃/min；

25、s42、中温定型阶段：600℃恒温保温40min，稳定晶粒结构，释放内部烧结应力；

26、s43、低温冷却阶段：以1.5℃/min速率降温至100℃以下，开启炉体密封门自然冷却至室温，完成烧结加工。

27、本发明的有益效果如下：

28、1、本发明通过设置悬空式分离固定组件，通过伺服电机驱动双向丝杆联动第一升降块、第二升降块及对称布置的驱动板，带动多组悬空夹持板对管状旋转铟靶素坯进行居中悬空夹持固定，彻底摒弃传统底部支撑、堆叠放置的接触式限位结构，该结构可使铟靶素坯整体完全处于炉内温场中，无任何遮挡接触死角，一方面保证脱脂过程中粘结剂、有机溶剂挥发产生的废气可全方位快速排出，有效杜绝局部残碳堆积、靶材孔隙及表面斑点缺陷；另一方面实现靶材整体受热、散热均匀，规避了传统支撑结构导致的温场不均、晶粒分化、靶体弯曲变形、壁厚致密性不一致等问题，大幅提升旋转铟靶的成型精度与成品良品率。

29、2、本发明驱动板倾斜凹槽、从动杆t形凸块与限位凹槽的配合结构，可实现夹持板的自适应微调，适配不同管径的管状旋转铟靶，夹持居中稳定性强，通用性高，同时悬空夹持板表面阵列透气孔设计，进一步优化炉内气流循环与温度穿透效果，保障脱脂、烧结工艺均匀性。

30、3、本发明独创分段梯度脱脂、多级温控烧结、分段缓冷的专属工艺，针对旋转铟靶素坯的材料特性，差异化匹配各阶段升温速率、恒温温度及保温时长，彻底解决传统单一温控工艺脱脂不彻底、晶粒生长紊乱、应力集中开裂的问题，有效提升靶材致密度、晶粒均匀性，同时适配设备悬空夹持结构，实现设备结构与工艺的高度适配，可满足高精度旋转铟靶连续化规模化生产需求。