[發(fā)明專利]大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010595744.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111604651B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董艷霞;于丙宏;王永勝;張洪;王宏君;張健;張昱;尹城鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽有色金屬加工有限公司
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B23B5/12;C23C14/34
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標(biāo)代理有限公司 21107
• 代理人: 馬維駿

本發(fā)明涉及一種金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法。所述大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法包括以下步驟：步驟1、鑄錠選擇；步驟2、熱鍛造；步驟3、車削；步驟4、熱擠壓；步驟5、拉伸；步驟6、退火；步驟7、精整：步驟8、檢驗(yàn)制作管材。本發(fā)明提供的大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法使制得管材內(nèi)部組織均勻、細(xì)小，沒有變形織構(gòu)，任意一點(diǎn)晶粒尺寸在0.25?0.33um，最大和最小晶粒尺寸差值小于0.10um；本發(fā)明提供的大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法使制得管材硬度均勻，任意一點(diǎn)布氏硬度HB值在53?55之間，因校直使大長徑比管材直度很好，便于后續(xù)精密加工靶材以及靶材旋轉(zhuǎn)。該制備方法操作性好，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本較低，并能形成工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法，特別是涉及一種外徑大于160mm、長度大于2700mm的大尺寸高純銅管材的均勻細(xì)晶組織控制工藝，尤其是涉及一種熱鍛造、熱擠壓、拉伸、退火工藝，使制得管材的內(nèi)部組織均勻、細(xì)小、無織構(gòu)，可以作為高品質(zhì)旋轉(zhuǎn)靶材使用。

背景技術(shù)

高純金屬濺射靶材使用量巨大，靶材質(zhì)量對(duì)薄膜材料的性能起著至關(guān)重要的決定作用，而靶材利用率對(duì)提高靶材濺射效率、降低制造成本也起著相當(dāng)大的作用，高速發(fā)展的濺射工藝除了對(duì)靶材高純度的要求外，還對(duì)靶材的晶粒尺寸、均勻性、織構(gòu)等微觀性能以及形狀、大小、高精度成型加工等方面提出嚴(yán)格要求。從靶材使用看，平面靶利用率最高為40%，旋轉(zhuǎn)靶利用率最高為80%，旋轉(zhuǎn)靶材利用率是平面靶材的2倍，靶材發(fā)展已從平面靶轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)靶，特別是大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材以其利用率高、工作效率高、噴濺效果好成為世界上靶材市場(chǎng)的寵兒。

近年來，我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅速，靶材的需求量與日俱增，但高品質(zhì)的大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材與德國、日本還有一定差距，基本上靠進(jìn)口，提高靶材質(zhì)量及其利用率是急需解決的問題，只有發(fā)展大長徑比高純銅旋轉(zhuǎn)靶材才能有效解決這一問題，但因其尺寸大，品質(zhì)控制難度比小塊體材料大很多，目前國內(nèi)高純銅靶材在純度控制上有研億金新材料有限公司已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但在微觀組織控制技術(shù)方面仍落后國外企業(yè)，傳統(tǒng)加工成型工藝一般為“熔鑄—擠壓—精加工—清洗”，這樣制作的管材晶粒尺寸偏大、不均且存在織構(gòu)，因此，對(duì)大規(guī)格旋轉(zhuǎn)靶材在微觀品質(zhì)控制上提出了更高的挑戰(zhàn)，只有突破大長徑比管材微觀組織控制、織構(gòu)調(diào)控、精密加工等關(guān)鍵核心技術(shù)，形成結(jié)構(gòu)優(yōu)化、配套完整的基礎(chǔ)電子產(chǎn)業(yè)體系，才能促進(jìn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，全面滿足國內(nèi)大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的需要、取代進(jìn)口并在國際市場(chǎng)上具有重要影響力。因此，大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法。本發(fā)明通過研究高純銅金屬變性特點(diǎn)，提供了大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材均勻細(xì)小微觀組織獲取工藝，通過該制備方法生產(chǎn)的外徑在160mm以上、內(nèi)徑在120mm以上、長度在2700mm以上大尺寸高純銅管材內(nèi)部組織細(xì)小均勻、無織構(gòu)，滿足平面顯示器用高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的需要。本發(fā)明提供的均勻細(xì)小內(nèi)部組織的高純銅大長徑比管材的制備方法，解決了靶材內(nèi)部組織粗大、晶粒分布不均勻、有織構(gòu)的問題，該制備方法操作性好，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本較低，并能形成工業(yè)化批量生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種大尺寸高純銅旋轉(zhuǎn)靶材的制備方法包括以下步驟。

步驟1、鑄錠選擇：根據(jù)產(chǎn)品要求選擇成分、尺寸合格鑄錠，表面光滑，無裂紋缺陷。

步驟2、熱鍛造：加熱鑄錠—送鑄錠至鍛錘砧面上—鍛造，用換向自由鍛造，快速加熱鑄錠后，一火二墩二拔至需要規(guī)格，破碎晶粒。

步驟3、車削：鍛造的圓柱坯料冷卻至常溫后，將表皮車削掉1-3mm，并將兩端部車平，成為鍛料即擠壓用坯料。

步驟4、熱擠壓：加熱鍛料—送鍛料進(jìn)擠壓筒—擠壓。

步驟5、拉伸：管坯—制作夾頭—Ⅰ拉伸—Ⅱ拉伸—Ⅲ拉伸。