[發(fā)明專利]一種Al添加Ni?W合金靶材及其制造方法

有效

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• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN105420678B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 張鳳戈;穆健剛;李建奎;周麗麗;梁俊才;周寧;陳鵬;劉健
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C22C19/03
• 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,榮紅穎

技術領域

本發(fā)明屬于金屬材料和冶金制備領域，特別涉及一種Al添加Ni-W合金靶材及其制造方法，其特別適用于磁控濺射。

背景技術

當今世界已經進入了信息化時代。信息量的爆炸式增長對信息存儲技術提出了越來越高的要求。對高存儲容量，高數據存取速度，高性能價格比存儲設備不斷增長的需求進一步推進了存儲記錄技術的發(fā)展。近年來，傳統(tǒng)存儲記錄技術的性能越來越高，新型存儲記錄技術不斷涌現(xiàn)信息存儲已經成為當前信息技術中最活躍的領域之一。在所有的信息存儲方式中，磁存儲因其具有優(yōu)異的記錄性能、應用靈活、價格便宜，而且在技術上仍具有相當大的發(fā)展?jié)摿?，所以仍被作為當代信息存儲的一項主要技術。

2004年底，東芝公司公布了全球首款基于垂直磁記錄(PMR)技術的硬盤驅動器(HDD)，面密度達到了133Gb/in²，這在縱向磁記錄(LMR)技術條件下幾乎達到超順磁極限。隨著垂直磁記錄技術的發(fā)展，目前面密度已達到了1Tb/in²，磁記錄的薄膜體系隨之發(fā)展，所需磁控濺射靶材的品種也不斷變化。垂直記錄的膜體系中籽晶層是非常重要組成部分，籽晶是具有和所需晶體相同晶向的小晶體，籽晶可用來促進單晶體的形成，籽晶層是用原子層沉積技術將籽晶一層一層的鍍在基底表面，形成籽晶層。目前，常用的籽晶層材料有NiCr系合金，NiW系合金。

對于鎳基合金，目前常采用真空熔煉得到鑄坯，鑄坯再經加熱后熱軋開坯，冷卻后冷軋并再進行再結晶處理。該方法雖然工藝簡單、容易實現(xiàn)，但制得的材料存在微觀偏析、組織不均勻的缺陷。

目前尚未見到添加Al的Ni-W合金靶材的報道，在Ni-W合金中加入微量的Al可以提高Ni-W合金薄膜的耐蝕性能，延長該合金薄膜的耐蝕時間。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種Al添加Ni-W合金靶材及其制造方法，該方法得到的合金靶材的成品成分控制精確，成分分布均勻、無偏析，無夾雜，晶粒均勻，成品純度高，特別適用于磁控濺射。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種Al添加Ni-W合金靶材，該合金靶材按原子百分比由以下元素組成：Al0.5-10％，W3.5-15％，Ni75～96％。具體來講，Al的原子百分含量可以為0.9％、1.2％、1.5％、2.2％、2.9％、3.6％、4.5％、5.9％、7.1％、8.5％、9.5％等中的任一值；W的原子百分含量可以為4.0％、5.5％、6.9％、7.6％、8.5％、9.6％、10.5％、11.5％、13.1％、14.5％等中的任一值。

在上述合金靶材中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述合金靶材按原子百分比由以下元素組成：Al1-5％，W5-10％，Ni84-95％。

在上述合金靶材的成分中，Al可以提高靶材在惡劣條件下的耐蝕性能，Al含量低于0.5at％時，Ni-W薄膜的耐蝕性能和溫度提高不明顯；Al含量高于10at％時，Ni-W薄膜的耐蝕性能會惡化；優(yōu)選Al含量為1-5at％。

為了制造上述Al添加Ni-W合金靶材，本發(fā)明提供一種制造方法，該制造方法依次包括配料步驟，中間合金熔煉步驟，二次熔煉、鑄錠步驟，鍛造步驟，一次熱處理步驟，軋制步驟、二次熱處理步驟和機加工生產成品步驟，其中：

在所述配料步驟中，按照設計的合金靶材的成分配比分別稱取各金屬原料鎳、鋁以及鎢棒；

在所述中間合金熔煉步驟中，將稱量好的金屬鎳和鎢塊放入真空感應熔煉爐內進行真空感應熔煉，其中，熔煉溫度控制在1650～1700℃，精煉時間為10-15min，熔煉完成后冷卻中間合金液，當所述中間合金液溫度達到Ni-W合金的液相線以上50～100℃時開始澆鑄，從而獲得鎳鎢中間合金錠坯；

在所述二次熔煉、鑄錠步驟中，首先將鎳鎢中間合金錠坯放入真空感應熔煉爐內進行真空感應熔煉，其中熔煉溫度控制在1650～1700℃，精煉時間為5-10min，精煉完成時通過熔煉爐加料漏斗將金屬Al塊加入真空感應熔煉爐內，待金屬Al塊全部熔化后對Ni-W-Al合金液進行冷卻，當熔煉爐內的合金液溫度冷卻至三種Ni-W-Al合金的液相線以上50～100℃時開始澆鑄，獲得Ni-W-Al合金錠坯；

在所述鍛造步驟中，將Ni-W-Al合金錠坯先放入保溫爐(比如馬弗爐、燃氣爐)中，在1000～1300℃條件下保溫2～4小時，然后再對所述Ni-W-Al合金錠坯進行鍛造以得到一定尺寸規(guī)格的鍛坯；