一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102703862A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102703862A(43)申请公布日2012.10.03(21)申请号201210203770.7(22)申请日2012.06.20(71)申请人江苏美特林科特殊合金有限公司地址211153江苏省南京市江宁区将军大道金鑫东路8号(72)发明人马步洋缑彦春王彬(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.C23C14/14(2006.01)C23C14/35(2006.01)B22D37/00(2006.01)B22D27/04(2006.01)B22C9/24(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法(57)摘要本发明公开了一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，该方法是将铜Cu、铟In、镓Ga原料按一定比例，次序装入真空感应熔炼炉内，在一定的真空条件下，加热到一定的温度熔化、精炼，真空感应的高真空熔炼及电磁搅拌，之后采用特殊设计的底浇注模具系统，急速冷却凝固成型。本发明工艺参数易于控制，产品成材率高，原料利用率高，最重要的是能得到纯度高，气体含量少，成分均匀，晶粒细小，致密度高的高质量铜镓/铜铟镓合金管状阴极靶材，在制备铜铟镓硒太阳能薄膜电池方面有实际的生产应用前景。CN1027386ACN102703862A权利要求书1/1页1.一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于包括以下步骤：1）将铜块、铟块置于坩埚中，将镓置于合金加料仓；2）装料完成后，关闭炉门，开启真空泵机组，当炉内真空度小于10Pa时，开始加热，进入熔炼期，熔炼期真空度在1Pa以下，熔炼温度为800℃~1150℃，待料熔化至约占全部料的2/3时，开始通电烘模，烘模温度为200~400℃，烘模约半小时左右。2.3）熔炼期完成后，进入精炼期，精炼温度为850℃~1200℃,精炼时间为10~20min，精炼10~20min后，降温至720℃~1050℃、结膜，加入原料镓，进行电磁搅拌3~5min；4）搅拌完成后进行浇注，浇注温度为820℃~1200℃，采用底浇注，浇注于管状模具中；5）浇注完成后进行冷却，冷却至室温后出炉，拆卸模具，得到铜镓/铜铟镓合金管状坯料；6）根据产品形状及尺寸要求，对成型后的管坯机加工，得到最终尺寸的管状靶材，对管状靶材进行超声波清洗，待干燥后真空封装，至此，得到能用于光伏材料的铜镓/铜铟镓合金管状阴极靶成品。3.根据权利要求1所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述步骤1）中铜块和铟块、镓的纯度均在99.99%以上。4.根据权利要求1或2所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述步骤1）中配料比例为按重量百分比铜：铟、镓=50%~90%：10%~50%根据权利要求3所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述步骤1）中先在坩埚底部放置铜块，然后再坩埚中上部放置铟块，装料紧密，防止“搭桥”。5.根据权利要求1所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述步骤2）中熔炼期真空度为0.01Pa~1Pa。6.根据权利要求1所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述成型方法采用的浇注系统包括真空浇注腔室（1），在真空浇注腔室（1）中设有底浇注管（2），在底浇注管（2）的内侧设有冷却水夹层（3），在底浇注管（2）的外侧设有烘模用发热体（4），在冷却水夹层（3）的底部和上部分别设有进水口（5）和出水口（6）。7.根据权利要求6所述一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法，其特征在于：所述冷却水的流量为1L/s~5L/s，采用直接通水或其它冷却剂激冷，铸管壁强制冷却，通水急速冷却至合金溶液结晶后，打开炉盖，同时继续通水，冷却至室温。2CN102703862A说明书1/3页一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶材的成型方法技术领域[0001]本发明涉及冶金领域，具体地说是一种铜镓/铜铟镓管状阴极靶的成型方法。背景技术[0002]能源、环境已成为全球面临的重大问题，近年来各国投入大量资源全力开发太阳能电池，在众多的太阳能电池中，铜铟镓硒薄膜光伏电池作为第二代光伏电池，其主要优点是制造成本低，而光电转换效率高，且抗辐射能力强、性能稳定等。晶硅太阳能电池作为第一代太阳能电池，光电转换效率高，但生产其需要大量的高纯硅材料，而高纯硅的生产过程需要消耗大量的能源，并造成环境污染。薄膜太阳能电池则消耗的材料少得多，有广阔的发展前景。[0003]铜铟镓硒CuInxGa1-xSe2薄膜太阳能电池是薄膜电池中最有发展潜力的电池。它不仅无毒，对环境没有