[發明專利]鉻鋁硅合金靶材及其制備方法

有效

• 申請號: 201310412617.X
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN104419859B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 張鳳戈;唐培新;姚偉;張路長;姜海;趙雷;高明
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C22C27/06
• 分類號: C22C27/06;C22C21/00;C22C21/02;C22C30/00;C22C1/05;C23C14/34
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

技術領域

本發明屬于粉末冶金制備領域，特別涉及一種鉻鋁硅合金靶材及其制備方法。?

背景技術

自從20世紀60年代以來，經過近半個世紀的發展，刀具表面涂層技術已經成為提升刀具性能的主要方法。刀具表面涂層，主要通過提高刀具表面硬度，熱穩定性，降低摩擦系數等方法來提升切削速度，提高進給速度，從而提高切削效率，并大幅提升刀具壽命。?

刀具、工模具涂層經歷了TiN、TiAlN等多個階段，逐漸轉化為CrN、CrAlN涂層，來提高工具、模具的耐磨性能。目前已經開發出純鉻或者鉻鋁合金靶材來制備這種膜層。CrAlN膜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℃，具有銀色的外觀，應用領域十分廣泛。因此，使用純鉻或鉻鋁合金靶材制備的CrN、CrCN、CrAl（CN）等膜層，可大大提高刀具、工模具的使用性能；研究表明，鉻在涂層中明顯提高其顯微硬度，使其使用溫度大幅提高。?

目前生產靶材主要有真空熔煉澆鑄、熱壓、熱等靜壓三種工藝。真空熔煉澆鑄工藝生產靶材澆鑄過程中容易產生縮孔、疏松和宏觀偏析，同時合金中成分與組織的均勻性難以保證。熱壓工藝生產靶材難以實現尺寸大型化，同時熱壓靶材內部密度分布不均勻，中部與邊緣密度有一定差別，難以獲得高質量、密度均勻的靶材，如公開號為CN102363215A的中國專利申請所公開的鉻鋁合金靶材的粉末真空熱壓燒結制備方法。熱等靜壓法工藝生產靶材，容易獲得均勻細晶結構，靶材密度均勻，能實現大尺寸靶材的生產，可制得性能優異的三元合金濺射靶材。?

鉻鋁硅三元合金靶材生產技術難度大，因此有關其研究的文獻較少，專?利技術更鮮有之。?

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種鉻鋁硅合金靶材，該靶材通過鉻、硅元素的介入，可提高所得涂層的硬度、抗高溫氧化性；?

本發明的另一目的在于提供一種上述鉻鋁硅合金靶材的制備方法。該方法可以實現高品質三元合金鉻鋁硅靶材的制備，而且制備的靶材具有良好的致密性，無氣孔、無疏松和偏析，成分均勻，晶粒細小，規格尺寸大的特點。?

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：?

一種鉻鋁硅合金靶材，按原子百分比由以下成分組成：鉻5-75%，鋁10-90%，硅1-20%。?

優選地，上述鉻鋁硅合金靶材按原子百分比由以下成分組成：鉻40%，鋁50%，硅10%。?

上述鉻鋁硅合金靶材的相對密度超過99%，平均晶粒尺寸不大于100μm。?

上述鉻鋁硅合金靶材的制備方法，包括以下步驟：?

步驟一，合金粉末的制備；?

步驟二，對制備好的所述合金粉末進行冷等靜壓處理；?

步驟三，對所述冷等靜壓處理后的料坯進行脫氣處理；?

步驟四，對所述脫氣處理后的料坯進行熱等靜壓處理；?

步驟五，對所述熱等靜壓處理后的料坯進行機加工，清洗后得到所需要的成品合金靶材。?

在上述制備方法中，所述合金粉末的制備沒有特別說明時可以采用本領域常規的方法，即采用本領域常規方法將原料制成合金粉末。作為一種優選方式，在所述步驟一中，所述合金粉末的制備可以是采用霧化制粉方法制備合金粉末或者在混料機中直接將平均粒徑符合要求的原料進行混合來制備合金粉末。當采用混料機進行原料的混合時，更優選為于真空或惰性氣體保護條件下在V型混料機中混合3-5h。?

在上述制備方法中，作為一種優選方式，在所述步驟一中，所述合金粉末的平均粒徑為30-150μm，示例性地，平均粒徑可以為30-50μm、60-70μm、120-140μm、80-100μm、50μm、90μm、100μm、145μm。制備所述合金粉?末所用的原料金屬鉻的純度優選為99.5%以上、金屬鋁的純度優選為99.5%以上、硅的純度優選為99.9%以上。?

在上述制備方法中，作為一種優選方式，在所述步驟二中，在20-200MPa壓力下進行冷等靜壓處理，保壓時間為10-30min。示例性地，所述冷等靜壓處理時的壓力可以為22MPa、30MPa、40MPa、50MPa、65MPa、100MPa、140MPa、155MPa、168MPa、180MPa、190MPa；保壓時間可以為10min、13min、15min、18min、20min。?