[發明專利]一種鉻鋁合金靶材的生產方法

有效

• 申請號: 201310088743.4
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103182507A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 趙珍珍;方慶;謝玉
• 申請（專利權）人: 昆山海普電子材料有限公司
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;C22C1/04;C23C14/14;C23C14/34
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種鉻鋁合金靶材的生產方法。

背景技術

金屬和合金靶材是進行真空鍍膜應用的關鍵材料，隨著材料表面要求鍍膜的膜層種類的不同，所用到的靶材種類也不同，一種在金屬刀具、模具、工具表面改性的膜層是CrAlN膜，它是采用鉻鋁合金靶材經過真空濺射鍍在材料表面，該膜層可以達到2000HV?以上的硬度，摩擦系數0.3，使用溫度在700℃，而且具有銀色的外觀，應用領域十分廣泛。但是由于鉻和鋁這二種合金性質相差非常大（鉻的熔點有1863℃，鋁的熔點只有655℃，兩者相差了1208℃，很難同時進行熔煉鑄造，而且在熔化狀態下，鉻和鋁之間會發生劇烈的冶金化學反應，生成多種成分的化合物，造成合金成分分布不均勻，無法滿足靶材對合金成分均勻的要求），目前一般只能通過粉末冶金工藝來生產。在通過粉末冶金工藝生產鉻鋁合金時，粉末冶金工藝的具體實施方法和條件對于合金的性能有重量影響。

中國發明專利申請201110344364.8公開了一種鉻鋁合金靶材的粉末真空熱壓燒結制備方法，鉻鋁合金靶材成分配比為：鉻質量百分比含量為10%~90%，鋁質量百分比含量10%~90%，其制備步驟是：

（1）、金屬鉻粉末的粒度為45μm~245μm，金屬鋁粉末的粒度為20μm~165μm，所有粉末純度在99.5wt%以上；

（2）、將鉻粉和鋁粉混合均勻；

（3）、將混合好的鉻粉和鋁粉裝在燒結用的模具中，將模具放入真空熱壓機中，抽真空后燒結，燒結溫度從室溫升溫至450℃~500℃，保溫5~10分鐘，然后繼續升溫到900℃~1200℃，同時壓力保持在5~100MPa范圍內，真空度達到6.7*10-2~6.7*10-3Pa，保持溫度、壓力和真空度時間為10~60分鐘，然后開始降溫，同時降低壓力至5MPa，直至冷卻到室溫后，完全卸除壓力；

（4）、冷卻到室溫后，去除真空，脫模，獲得燒結成型的鉻鋁合金靶材坯料，然后通過車床車加工或者磨床磨削獲得鉻鋁合金靶材。

該專利方法通過在燒結過程中同時施加壓力和熱的雙重作用，確保了燒結后的合金靶材達到較高的相對密度，但是從其實施例的提供的圖片可見，其所得鉻鋁合金靶材的合金化程度較低，致密度不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝過程簡單、成本較低且所得靶材織構分布均勻、晶粒大小分布均勻、致密度高、成膜性能好的鉻鋁合金靶材的生產方法。

為解決以上技術問題，本發明采取如下技術方案：

一種鉻鋁合金靶材的生產方法，其包括依次進行的如下步驟：

（1）選擇純度大于99.5wt%的鉻粉和純度大于99.99wt%的鋁粉作為原材料，鉻粉和鋁粉的粒度分布區間為-100目+200目，按照要求的比例放入V型混料機中，然后將混料機抽真空至10^-1Pa級，通入氬氣，再抽真空，反復3次，然后，設定10~30轉/分的速度混料5~10小時；

（2）將混料完畢的粉體置于冷等靜壓包套中，抽真空后密封，在100MPa~300MPa的壓力下壓制10~20分鐘，然后將壓制好的坯體置于真空自蔓延高溫合成爐中，進行自蔓延反應，洗爐過程中，真空度要求達到10^-3Pa級，獲得泡沫狀的鉻鋁合金；

（3）將泡沫狀的鉻鋁合金用破碎機粉碎成為-200目的合金粉體，然后將合金粉體置于冷等靜壓包套中，抽真空后密封，在200MPa~400MPa的壓力下壓制30~60分鐘，獲得鉻鋁合金坯；

（4）將鉻鋁合金坯置于鋼包套中，進行真空脫氣處理，處理完畢，將鋼包套置于熱等靜壓設備中進行熱等靜壓燒結處理獲得鉻鋁合金錠坯，熱等靜壓燒結溫度為1100~1250℃，燒結壓力為100~200MPa，燒結時間為2~10小時；

（5）對鉻鋁合金錠坯進行機加工處理，得到鉻鋁合金靶材成品。

根據本發明，鉻鋁合金靶材中鉻與鋁的比例根據應用的要求來定，通常鉻與鋁的質量比要求為1:0.1~10。

根據本發明，步驟（2）中，自蔓延反應優選在保護氣氛例如氬氣保護下進行，進一步地，反應時爐內的真空度優選為1~50Pa。