[發明專利]一種鈦鋁鎂合金靶材及其制備方法

有效

• 申請號: 201410069676.6
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN104878244B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 呂宏;謝元鋒;李屹民;夏揚
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/04;B22F3/14;C23C14/14
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 劉徐紅

技術領域

本發明涉及一種對材料進行表面鍍膜用的靶材及其制備方法，尤其是涉及一種鈦鋁鎂合金靶材及其制備方法。

背景技術

對材料進行表面裝飾是拓寬材料應用領域的重要方法，各種金屬、合金、無機材料、高分子材料，通過表面鍍膜，可以提高表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性，并可以改變材料的表面顏色，提高材料的裝飾性能。靶材是鍍膜所使用的關鍵材料，通過高能束流撞擊靶材表面，使靶材的成分轉移到被鍍材料表面，獲得各種不同性質的膜層。

鈦鋁鎂靶材通過濺射成膜在醫學上具有應用價值，由于鈦具有生物兼容性，同時鎂鋁的加入可以讓人體中的鈣質易于在鈦鋁鎂膜表面生長，因此在人造骨骼材料表面鍍制鈦鋁鎂膜，可以改善人造骨骼材料的使用效果。

在金屬、塑料，玻璃等材料的表面鍍上一層TiAlMg(N)膜層，來提高材料的耐磨性能，并具有非常美觀的裝飾效果。目前，通常用純鈦或者鈦鋁合金以及金屬鎂等鍍膜材料來制備這種膜層。這種方法存在工藝繁瑣，鍍膜顏色一致性差，達不到工業生產的要求。為了滿足鍍膜要求，需要將鈦鋁鎂制備成合金來作為靶材使用。

目前，鈦鋁鎂合金的制備通常采用熔鑄法和常壓燒結工藝。

(1）熔鑄法

采用該方法，主要考慮Mg與Ti的熔點相差較大，而且Mg的蒸氣壓較高，通常需要在1000℃～1600℃熔煉。金屬Mg揮發嚴重，而且這種方法制備的鈦鋁鎂合金成分不均勻，鑄造件存在氣孔、晶粒粗大等缺陷，成品率較低。

(2）常壓燒結法

鈦鋁鎂合金采用常壓燒結工藝，即先將鈦粉、鋁粉、鎂粉冷壓至一定形狀，然后放入氣氛爐中燒結，這種工藝流程長，冷壓過程對模具的損耗較大，工藝需要的設備多。由于Mg的熔點較低，一般燒結溫度會較低，Ti與Mg、Al不易相互擴散，從而造成產品致密度低，產品孔隙率太高，使得鍍膜過程不穩定，得到的膜層不平整等問題，因此這種工藝不適合制備高質量的TiAlMg靶材。

以上工藝，很難制備高質量的鈦鋁鎂合金靶材，但鈦鋁鎂合金的應用非常有價值，開發一種制備鈦鋁鎂合金靶材的方法特別重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服常壓燒結工藝技術的不足，提供一種工藝流程短，生產成本低，質量穩定的鈦鋁鎂合金靶材熱壓燒結制備方法。

本發明解決所述技術問題所采用的技術方案是：

一種鈦鋁鎂合金靶材，它的合金成分范圍（質量百分比）為：鈦73%～97%，鋁0.1%～20%，鎂1%～26.9%；該靶材通過熱壓燒結方法制備。

上述鈦鋁鎂合金靶材的制備方法，采用熱壓燒結制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取-200目的純度大于99%（w%）的鈦粉或Ti₃Al合金粉、及鋁粉和鎂粉，在混料機中混合均勻；

(2)將Ti₃Al合金粉、鋁粉、鈦粉和鎂粉的混合粉末裝在燒結用的模具中，將模具放入真空熱壓爐中，抽真空，使真空度小于1Pa，然后升溫，溫度從室溫（25℃）升溫到400℃時，升溫速率保持在3～10℃/分鐘，熱壓爐壓頭的壓力保持在5～10MPa；然后繼續升溫到500～640℃，同時熱壓爐壓頭壓力升高到15～20MPa，保溫保壓30～120分鐘，然后開始降溫，卸壓，自然冷卻到室溫；

(3)去除真空，脫模，獲得燒結成型的鈦鋁鎂三元合金靶材坯料，然后通過機加工，得到符合要求的鈦鋁鎂合金靶材。

在上述鈦鋁鎂合金靶材制備方法的步驟（1）中，粉料混合過程中，在混料筒中充入氫氣或氬氣，以減少原料粉末在混料過程中的氧化；粉料在混料機中混合時間為12～48小時。

本發明的優點：

1）本發明的鈦鋁鎂三元合金靶材各組分配比，可以根據鍍膜膜層的性能要求，在較大的范圍內進行調控。

2）本發明的鈦鋁鎂合金靶材及其熱壓燒結制備方法，鈦鋁鎂三元合金靶材合金成分均勻，合金靶材致密度高，質量穩定，制備難度低。

3）本發明的鈦鋁鎂合金靶材及其熱壓燒結制備方法，鈦鋁鎂三元合金靶材熱壓過程采用兩段式升溫和加壓，兩段式升溫可以保證靶材坯體受熱均勻，兩段式加壓可以保證靶材致密度分布均勻。

附圖說明

圖1是實施例1制備的成分為Ti：73%，Al：0.1%，Mg：26.9%的鈦鋁鎂合金靶材的外觀。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1