[發明專利]鋁鈧合金靶材制備方法

在審

• 申請號: 201810344642.1
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108441827A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 余鵬;宋覺敏
• 申請（專利權）人: 長沙迅洋新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;B22F1/00;B22F3/14;C22C21/00
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 羅莎

本發明公開了一種鋁鈧合金靶材制備方法，其包括以下具體步驟：選取純度在99.5%以上且粒度為10μm～165μm的金屬鋁粉末，選取純度在99.5%以上且粒度為10μm～240μm的金屬鈧粉末，按金屬鋁粉末的質量百分比含量為50%～98%、金屬鈧粉末的質量百分比含量為2%～50%的質量比要求將兩種粉末混合均勻；將混合粉末裝入模具中，并在室溫下進行預壓緊，預壓緊的壓緊力為20～35MPa；將預壓緊的模具放入真空熱壓機中，真空熱壓機抽真空達到6.7×10^?2～6.7×10^?3Pa后，進入燒結階段，而后冷卻至室溫；冷卻至室溫后，去除真空并卸除模具壓力，進而獲得鋁鈧合金靶材；施加壓力和燒結的雙重作用，使鋁鈧合金靶材相對密度高；且成分配比可以在較大的范圍內進行調控。

技術領域

本發明涉及金屬及合金靶材加工制備技術領域，具體地說，涉及一種真空濺射鍍膜用的鋁鈧合金靶材制備方法。

背景技術

金屬與合金靶材用于濺射類鍍膜，靶材表面金屬和合金原子以離子形式濺射出來，沉積在基片表面形成薄膜。材料的鍍膜可以提高材料的表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性，實現材料表面改性，滿足使用要求；采用真空磁控濺射在多種材料表面鍍上需要的功能膜層，獲得不同的功能特性，是一種近年來在國內、外都廣泛應用的綠色環保表面處理工藝，而進行鍍膜的關鍵材料是濺射過程中使用的金屬和合金靶材。

目前，鋁鈧靶材具有很好的耐腐蝕性、優異的抗輻射能力、較低的電阻率、有效降低短路情形、熱穩定性較好、薄膜熱處理前后凸起物少以及綜合性能不隨熱處理溫度變化而劇烈變化等優點，能夠滿足基板電極層、大規模集成電路配線材料鍍膜及使用的要求。但是，制備鈧含量較高的鈧鋁合金靶材難度很大，這是因為鈧的熔點有1539℃，相較于鋁的655℃，高出884℃，而且鈧的化學性質活潑，高溫下易氧化，對生產設備要求高；如果采用熔化的方式生產，熔融狀態下，鈧和鋁之間會發生劇烈的冶金化學反應造成鈧的損耗；而且，根據鈧-鋁合金相圖可知，鈧在鋁中溶解度不高，在熔煉過程中，鈧會形成熔渣而無法與鋁實現冶金結合，即使進入到鋁基體中的少量鈧，也會富集在鋁基體的晶界，造成成分偏析；同時，凝固過程中，鈧和鋁的冷卻速度差異大，易導致收縮不均，產生大量的孔隙，導致鋁鈧合金鑄錠致密度低，無法作為高致密度的合金靶材來使用。因此，鋁鈧合金往往只能作為中間合金（母合金），或者在鋁中添加少量鈧來改善鋁合金顯微組織來使用，鈧在鋁中的含量在0.1%～1%以內，而針對更高鈧含量的鋁鈧合金靶材相關制備工藝，目前沒有公開的制備方法。

現有技術中，公開了鋁熱還原法制備鋁鈧中間合金的方法，也公開了利用現有三層液鋁精煉電解槽、在電解質中加入氯化鈧或氟化鈧、電解生產高純鋁鈧合金的方法；同時，還公開了一種鋁鈧旋轉靶材及其制備方法，是使用電弧噴涂方法噴涂合金底層，在含有合金打底層的不銹鋼基體上使用可控氣氛冷噴涂方法噴涂鋁鈧粉末制備旋轉靶材，其厚度只有3～15mm，致密度97%，使用也受到局限。

因此，現提供一種相對密度高且成分配比可以在較大的范圍內進行調控的鋁鈧合金靶材制備方法。

發明內容

為此，本發明提供一種鋁鈧合金靶材制備方法，其包括以下具體步驟：

步驟一、選取純度在99.5%以上且粒度為10μm～165μm的金屬鋁粉末，選取純度在99.5%以上且粒度為10μm～240μm的金屬鈧粉末，按金屬鋁粉末的質量百分比含量為50%～98%、金屬鈧粉末的質量百分比含量為2%～50%的質量比要求將兩種粉末混合均勻；

步驟二、將經步驟一混合后的混合粉末裝入模具中，并在室溫下進行預壓緊，預壓緊的壓緊力為20～35MPa；