[發(fā)明專利]一種磁控濺射靶材用鋁釹合金的制造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711096566.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN107619972A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳本明;文宏福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 韶關(guān)市歐萊高新材料有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C1/03;C23C14/34
• 代理公司: 廣州駿思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44425
• 代理人: 吳靜芝

本發(fā)明涉及一種磁控濺射靶材用鋁釹合金的制造方法，制造方法分兩步，第一步先以鋁和釹為原料制備鋁釹中間合金，第二步再以鋁和鋁釹中間合金為原料制備鋁釹合金，由于鋁釹中間合金熔點(diǎn)低、比重低、純度高，與鋁的理化性質(zhì)更匹配，因此兩者在熔煉過(guò)程中具有更好的配合協(xié)同作用，可以縮短熔化時(shí)間，克服飛濺和偏析等問(wèn)題，減少污染，且提高鋁釹合金純度、減少雜質(zhì)含量，通過(guò)本發(fā)明制得的鋁釹合金純度可以達(dá)到99.999％，從而鋁釹合金質(zhì)量得到提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁控濺射靶材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種磁控濺射靶材用鋁釹合金的制造方法。

背景技術(shù)

磁控濺射鍍膜是一種新型的物理氣相鍍膜方式，就是用電子槍系統(tǒng)把電子發(fā)射并聚焦在被鍍的材料上，使其被濺射出來(lái)的原子遵循動(dòng)量轉(zhuǎn)換原理以較高的動(dòng)能脫離材料飛向基片淀積成膜。這種被鍍的材料就叫磁控濺射靶材。為了提高濺射效率及確保沉積薄膜質(zhì)量，靶材質(zhì)量必須嚴(yán)格控制，經(jīng)大量實(shí)際研究表明，影響靶材質(zhì)量的主要因素包括純度、雜質(zhì)含量、密度、晶粒尺寸及尺寸分布、結(jié)晶取向與結(jié)構(gòu)均勻性、幾何形狀與尺寸等，尤其用于平板顯示、節(jié)能低輻射玻璃、LED、半導(dǎo)體元器件等行業(yè)，對(duì)純度及雜質(zhì)含量要求十分嚴(yán)格。

鋁釹合金是一種常用的磁控濺射靶材，鋁的熔點(diǎn)為660℃、密度為2.7、導(dǎo)熱系數(shù)為0.53，釹的熔點(diǎn)為1024℃、密度為7.0、導(dǎo)熱系數(shù)為0.031，由于兩者的熔點(diǎn)、密度和導(dǎo)熱系數(shù)存在較大差異，如果直接采取真空熔煉，很容易在熔煉過(guò)程中產(chǎn)生偏析和飛濺，造成污染，導(dǎo)致合金結(jié)構(gòu)的不均勻性和雜質(zhì)含量偏高，嚴(yán)重影響合金質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種磁控濺射靶材用鋁釹合金的制造方法，可以提高鋁釹合金純度、減少雜質(zhì)含量。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種磁控濺射靶材用鋁釹合金的制造方法，包括以下步驟：

S1：將鋁原料和釹原料裝入熔煉爐內(nèi)，進(jìn)行加熱熔化、精煉、澆鑄，制得鋁釹中間合金；

S2：將步驟S1所得鋁釹中間合金添加到鋁原料中，裝入熔煉爐內(nèi)，進(jìn)行加熱熔化、精煉、澆鑄，制得鋁釹合金。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的制造方法分兩步，第一步先以鋁和釹為原料制備鋁釹中間合金，第二步再以鋁和鋁釹中間合金為原料制備鋁釹合金，由于鋁釹中間合金熔點(diǎn)低、比重低、純度高，與鋁的理化性質(zhì)更匹配，因此兩者在熔煉過(guò)程中具有更好的配合協(xié)同作用，可以縮短熔化時(shí)間，克服飛濺和偏析等問(wèn)題，減少污染，且提高鋁釹合金純度、減少雜質(zhì)含量，通過(guò)本發(fā)明制得的鋁釹合金純度可以達(dá)到99.999％，從而鋁釹合金質(zhì)量得到提升。

進(jìn)一步地，所述鋁釹中間合金的鋁成分和釹成分的重量比為65:35。由于鋁的熔點(diǎn)低于釹，所以在鋁熔化后釹才開始慢慢熔化，又由于釹導(dǎo)熱系數(shù)低，造成外熱內(nèi)冷，且釹比較脆，容易導(dǎo)致飛濺和澆口殘存問(wèn)題。在65:35的鋁釹重量比下，鋁熔化完后，因鋁液量的增多，熔池壓力增加，釹在熔化過(guò)程中的熔點(diǎn)大大降低，飛濺問(wèn)題得以解決，且澆口殘存也減少。

進(jìn)一步地，所述釹原料的顆粒直徑小于0.2mm。釹的顆粒直徑小于0.2mm，可以防止熔化過(guò)程中由于溫度較高產(chǎn)生的局部結(jié)焦問(wèn)題，使熔化更加均勻。

進(jìn)一步地，步驟S1中，裝料時(shí)，先裝鋁原料再裝釹原料。先裝低熔點(diǎn)的鋁原料，再裝高熔點(diǎn)的釹原料，下緊上松，防止架橋，使熔化過(guò)程有序進(jìn)行。

進(jìn)一步地，裝料之前，先將熔煉爐內(nèi)的爐膛、坩堝進(jìn)行清理，然后將坩堝預(yù)熱至300～400℃。對(duì)爐膛、坩堝進(jìn)行清理可以提高熔煉爐內(nèi)的潔凈度，減少污染；對(duì)坩堝進(jìn)行預(yù)熱至300～400℃可以防止坩堝在急熱條件下應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致開裂。

進(jìn)一步地，熔煉爐內(nèi)的真空度為0.1～0.2Pa。真空下熔煉，有利于去除雜質(zhì)氣體，同時(shí)原料帶入的雜質(zhì)在真空狀態(tài)下可以揮發(fā)，使材料得到提純。