[發(fā)明專利]一種鋁鈧合金靶材的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010492396.1
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111647858B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童培云;蔡新志;朱劉;趙佳;白向鈺;謝小林;鄭雙明
• 申請（專利權(quán)）人: 先導(dǎo)薄膜材料（廣東）有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22C21/00;C22C1/02;C22C1/04;B22F9/08;B22F3/14
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本發(fā)明揭示了一種鋁鈧合金靶材的制備方法，包括以下步驟：將鋁原料和鈧原料通過冷坩堝懸浮熔煉，得到鋁鈧合金熔體；將鋁鈧合金熔體澆鑄到模具上冷卻成型，得到鋁鈧合金鑄錠；將鋁鈧合金鑄錠置于真空坩堝爐內(nèi)，升溫使鑄錠熔融成為鋁鈧合金液；將鋁鈧合金液進行霧化后得到鋁鈧合金粉末；將鋁鈧合金粉末進行燒結(jié)后得到鋁鈧合金靶坯；將鋁鈧合金靶坯進行機加工得到鋁鈧合金靶材。本發(fā)明提供的一種鋁鈧合金靶材的制備方法，根據(jù)鋁和鈧的金屬熔點相差懸殊特點，將鋁原料分批次加入鈧原料中進行熔煉，可以使合金靶材熔煉至完全合金化，而且采用熔化霧化的方式，制備出產(chǎn)品純度高的鋁鈧合金粉，解決了現(xiàn)有技術(shù)制備鋁鈧合金靶材會造成合金分相的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高性能鋁鈧合金靶材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁鈧合金靶材的制備方法。

背景技術(shù)

鈧對合金靶材具有良好的合金化作用，在鋁中只要加入千分之幾的鈧就會生成彌散分布的Al₃Sc相，極大地細化鋁合金的組織，從而提高其強度，鋁鈧合金靶材具有很好的耐腐蝕性、優(yōu)異的抗輻射能力、較低的電阻率、有效降低短路情形、熱穩(wěn)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(yōu)點，能夠滿足基板電極層、大規(guī)模集成電路配線材料鍍膜及使用的要求，在諸多場合中需要濺射形成鋁鈧合金，例如，集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)(MEMS)的制備過程中。

鋁鈧合金靶材的制備方法一般有兩種，一種是直接澆鑄成型再進行熱加工的工藝制備得到，另外一種是通過粉末冶金的工藝制備得到。雖然直接澆鑄成型再進行熱加工的工藝制備得到的鋁鈧合金靶材具有易成型、純度高、組分均勻性好、氣體含量低等優(yōu)點，但是研究表明，當(dāng)鈧（Sc）含量大于25at%時，幾乎不存在單質(zhì)鋁相，導(dǎo)致合金的脆性加大，因此采用直接澆鑄成型再進行熱加工的工藝僅限于Sc含量在25at%以下和小尺寸鈧含量高于25at%AlSc靶材制備。對于Sc含量更高或尺寸更大的靶坯澆鑄，由于基體里面大量的脆性粒子Al₃Sc和Al₂Sc，在冷卻或加工時很容易造成靶坯的開裂，從而只能選擇通過粉末冶金的工藝制備。

現(xiàn)有技術(shù)中，公開了通過粉末冶金的工藝制備鋁鈧合金靶材的方法，直接將鋁和鈧進行熔煉，難以熔煉至完全合金化，難以制備出產(chǎn)品純度高的鋁鈧合金粉，這是由于鋁和鈧金屬的熔點相差懸殊，容易造成成分偏析，后續(xù)再進行制粉得到的合金粉體成分易偏離理論配比，另一方面，在高溫液態(tài)下鋁原料液和鈧金屬都特別活潑，幾乎與所有的金屬、氧化物、石墨坩堝發(fā)生部分反應(yīng)造成物料的污染和制粉過程失敗，增加靶材制備成本。

目前鋁鈧合金靶材的制備技術(shù)都存在一定的技術(shù)缺陷，要想獲得工藝簡單、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)含量低、更符合客戶需求的鋁鈧合金靶材，必須結(jié)合上述工藝的優(yōu)點，攻克技術(shù)難題。

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種鋁鈧合金靶材的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鋁鈧合金靶材的制備方法。

為實現(xiàn)前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明提供了一種鋁鈧合金靶材的制備方法，包括以下步驟：熔煉，將鋁原料和鈧原料通過冷坩堝懸浮熔煉，得到鋁鈧合金熔體；澆鑄，將所述鋁鈧合金熔體澆鑄到模具上冷卻成型，得到鋁鈧合金鑄錠；熔化，將所述鋁鈧合金鑄錠置于真空坩堝爐內(nèi)，升溫使鑄錠熔融成為鋁鈧合金液；霧化，將所述鋁鈧合金液進行霧化后得到鋁鈧合金粉末；燒結(jié)，將所述鋁鈧合金粉末進行燒結(jié)后得到鋁鈧合金靶坯；機加工，將所述鋁鈧合金靶坯進行機加工得到鋁鈧合金靶材。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟熔將鋁原料和鈧原料通過冷坩堝懸浮熔煉，得到鋁鈧合金熔體具體為：以鈧原料和鋁原料作為反應(yīng)原料，首先將鈧原料通過冷坩堝懸浮進行熔煉，得到鈧?cè)垠w，再將鋁原料分批次添加到鈧?cè)垠w中熔煉，得到鋁鈧合金熔體。