[發(fā)明專(zhuān)利]一種低成本鈮管靶的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710611021.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107299327B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王延龍;彭凌劍;李軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京興榮源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/35
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/35;B22D19/16;B23P15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于磁控濺射用管狀靶材制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種低成本鈮管靶的制造方法，即通過(guò)將鈮管靶非濺射區(qū)域用低成本的鈦替代高成本鈮，達(dá)到降低成本的目的。具體包括如下步驟：通過(guò)真空電子束熔煉并澆鑄成型的鈮管坯，將鈮管坯內(nèi)、外壁車(chē)削干凈。然后在真空狀態(tài)下通過(guò)電渣爐將熔融的純鈦液澆鑄并充滿(mǎn)鈮管坯的內(nèi)孔，形成鈮鈦復(fù)合棒。冷卻之后，對(duì)鈮鈦復(fù)合棒開(kāi)中心孔，然后加熱并擠壓成需要的尺寸規(guī)格；校直處理后，通過(guò)機(jī)加工鈮鈦復(fù)合管的內(nèi)外表面，得到需要尺寸的鈮管靶。通過(guò)這種工藝可以減少鈮用量的25～40％，因此有效的降低了鈮管靶的生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁控濺射用管狀靶材制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低成本的鈮管靶材的制造方法。

背景技術(shù)

無(wú)縫鈮管靶和平面靶相比具有靶材利用率高、薄膜均勻的優(yōu)點(diǎn)。鈮管靶在磁控濺射過(guò)程中產(chǎn)生的Nb₂O₅是一種性能優(yōu)良的電致變色材料，薄膜折射率較高，與SiO₂等配合可制備具有不同折射率的薄膜，因此Nb₂O₅薄膜應(yīng)用越來(lái)越廣泛，鈮靶的需求也越來(lái)越多。鑒于鈮價(jià)格較高，且容易氧化，所以開(kāi)發(fā)成本低廉、大尺寸、環(huán)保無(wú)污染的鈮管靶的生產(chǎn)方法是非常必要的。

國(guó)內(nèi)技術(shù)人員雖然已經(jīng)開(kāi)發(fā)出無(wú)縫鈮管，且有相關(guān)的專(zhuān)利公知，具體如下表。但是由于鈮原料的價(jià)格昂貴(當(dāng)前作為原料的鈮條：～450元每公斤)，且在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量鈮的車(chē)削料和邊角料，在濺射后的殘鈮管靶材仍然剩余量在30～50％左右，因此鈮管靶存在成本高昂、利用率還是偏低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠最大程度減少鈮的用量，提高鈮管靶的利用率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保持鈮管靶優(yōu)良性能的制造方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：通過(guò)在鈮管坯內(nèi)部澆鑄價(jià)格相對(duì)低 廉的純鈦，在非濺射區(qū)域用成本低廉的鈦替代了成本高昂的鈮的使用(當(dāng)前作為原料的鈮條價(jià)格為450元每公斤，海綿鈦價(jià)格為40元每公斤)，減少了鈮的用量，從而達(dá)到降低成本的目的。

該方案利用了鈮和鈦的相近的線(xiàn)膨脹系數(shù)(鈮的線(xiàn)膨脹系數(shù)為7.31μm/(m.K)，鈦的線(xiàn)膨脹系數(shù)為10.2μm/(m.K))，因此在擠壓過(guò)程中變形配合良好。鈮和鈦在鈦澆鑄過(guò)程中以及高溫?cái)D壓條件下相互擴(kuò)散形成過(guò)渡層，界面結(jié)合力良好；磁控濺射后剩余的鈮鈦復(fù)合殘靶，可以回收做鈮鈦合金。其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將原料金屬鈮條采用2次真空電子束熔煉，并澆鑄成內(nèi)徑Φ50～150mm，外徑Φ100～300mm的鈮管坯。

步驟二、將鈮管坯進(jìn)行機(jī)加工，車(chē)光內(nèi)外表面：將內(nèi)、外壁的氣孔、夾雜、凹坑等缺陷去除干凈，內(nèi)壁的粗糙度優(yōu)于Ra6.4，直線(xiàn)度小于0.2mm；

步驟三、通過(guò)電渣爐熔煉純度99.5％以上的純鈦，在真空度高于0.1Pa的條件下，將熔融純鈦液澆鑄和充滿(mǎn)鈮管坯的內(nèi)孔，形成鈮鈦復(fù)合棒。澆鑄過(guò)程的適當(dāng)補(bǔ)縮，確保內(nèi)孔充滿(mǎn)鈦液；步驟四、冷卻之后，對(duì)鈮鈦復(fù)合棒開(kāi)中心孔：通過(guò)機(jī)加工鏜孔的方式，在復(fù)合鈮鈦棒的中心位置鏜出內(nèi)徑為45～60mm的內(nèi)孔；然后在外壁上涂抹防氧化涂層。

步驟五、加熱鏜孔后的鈮鈦復(fù)合管，溫度為850～1400℃，保溫0.5～3小時(shí)，進(jìn)行擠壓變形，擠壓比為2～8；擠壓速率為20～200mm每分鐘。最后加工出所需要的鈮鈦復(fù)合管，確保內(nèi)壁的鈦層厚度為3～6mm；

步驟六、機(jī)加工鈮鈦復(fù)合管的內(nèi)外表面，得到需要尺寸的鈮管靶；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1，本發(fā)明采用成本低廉的鈦替代了坯料中心位置的鈮，減少了25～40％的鈮的用量，原料成本可以節(jié)約22～36％；