[發明專利]一種鉭鋁合金濺射靶材及其制備方法

在審

• 申請號: 202010784867.6
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111945121A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 姚力軍;邊逸軍;潘杰;王學澤;黃東長
• 申請（專利權）人: 寧波江豐電子材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/32;B22F3/15;B22F3/24;C22C27/02;B22F1/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明涉及一種鉭鋁合金濺射靶材及其制備方法，所述制備方法包括將具有目標質量比例的鉭鋁合金粉末裝入模具并封口，然后依次進行脫氣處理、熱等靜壓處理、機加工，得到鉭鋁合金濺射靶材。所述制備方法采用熱等靜壓工藝，不僅可以減少外界對靶材的氧化作用，還具有工藝簡單、成本較低等優點；而且，基于金屬鋁的熔點較低的特點，所述制備方法采取兩段式熱等靜壓處理，先在較低溫度下預成型，再在較高溫度下達到致密度要求，使得制備得到的鉭鋁合金濺射靶材具有致密度≥99.0％，晶粒尺寸≤50μm，靶材內部結構均勻，機加工性能優異等優點。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及合金靶材的粉末冶金材料加工技術領域，尤其涉及一種鉭鋁合金濺射靶材及其制備方法。

背景技術

物理氣相沉積(Physical Vapour Deposition，PVD)指的是，在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術，利用氣體放電使材料源蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離，然后通過電場的加速作用，使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上形成某種特殊功能的薄膜。PVD技術半導體芯片制造業、太陽能行業、LCD制造業等多種行業的核心技術，主要方法有真空蒸鍍、電弧等離子體鍍、離子鍍膜、分子束外延和濺射鍍膜等。

濺射是制備薄膜材料的主要技術之一，它利用離子源產生的離子，在真空中經過加速聚集，而形成高速度能的離子束流，轟擊固體表面，離子和固體表面原子發生動能交換，使固體表面的原子離開固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體是制備濺射法沉積薄膜的原材料，一般被稱為濺射靶材。

目前，制備濺射靶材的工藝主要有熔鑄后經過塑性變形工藝以及粉末冶金工藝兩種方式，其中粉末冶金工藝制備的濺射靶材具有獨特的化學組成和機械、物理性能，而這些性能是用傳統的熔鑄方法無法獲得的。運用粉末冶金燒結成型工藝可以直接制備多孔、半致密或全致密材料和制品。粉末冶金燒結成型工藝分為熱壓燒結(Hot Pressing，HP)和熱等靜壓(Hot Isostatic Pressing，HIP)兩種方法：HP工藝是指將干燥粉料充填入模型內，然后置于真空熱壓爐中，在真空或者惰性條件下，從單軸方向邊加壓邊加熱，使成型和燒結同時完成；HIP工藝是指將制品放置到密閉的容器中，在一定溫度和真空度下對包套內的粉末坯料進行脫氣處理，保證包套內真空氛圍，然后施加各向同等的壓力，同時施以高溫，在高溫高壓的作用下，制品得以燒結和致密化。粉末熱等靜壓材料一般具有均勻的細晶粒組織，能避免鑄錠的宏觀偏析，提高材料的工藝性能和機械性能。HIP工藝的優點在于集熱壓和等靜壓于一身，成形溫度低，產品致密，性能優良。

鉭鋁合金濺射靶材是一種新型的濺射靶材，主要用于真空磁控濺射鍍膜和真空多弧離子鍍膜，要求濺射靶材具有較高的致密度和優異的機加工性能。目前，現有技術僅公開了鋁鉭旋轉靶材和鋁合金濺射靶材的制備方法。例如CN104831244A公開了一種鋁鉭旋轉靶材及可控氣氛冷噴涂制備鋁鉭旋轉靶材的方法，所述制備方法包括：對不銹鋼基體進行超聲清洗、噴砂處理，使基體達到合適的粗糙度；在惰性氣體保護氛圍中，使用等離子噴涂方法噴涂合金過渡涂層；以純度不低于99.99％鋁鉭粉末為原料，將粉末球磨處理3～8h，過篩得到鋁鉭噴涂粉末；冷噴涂鋁鉭粉，噴涂腔體內先抽真空再通入循環惰性氣體，氣體流量為200～1500SCCH，基體以60～150r/min的速度圍繞中心軸旋轉，噴槍的移動速度為500～1500mm/min。利用所述制備方法得到的鋁鉭旋轉靶材純度高、密度大、成分均勻，長度可達到4000mm，厚度為3～15mm，但是所述制備方法僅適合制備厚度較薄的鋁鉭旋轉靶材，適用范圍相當有限。

CN105296945A公開了一種鋁合金濺射靶材及其制備方法，所述鋁合金濺射靶材由難熔金屬的一種或一種以上、Al和Cu組成；其中，Cu含量為0.1～4wt％，難熔金屬含量為0.05～0.5wt％，余量為Al；所述難熔金屬是指熔點高于1650℃的金屬；所述難熔金屬為W、Mo、Ta、Hf或Ru。所述制備方法包括熔煉、熱機械化處理和成型加工三個步驟，其中，熱機械化處理指的是對高純合金鑄錠依次進行固溶處理和三向鍛造，隨后通過中間退火處理消除鍛造應力，最后進行多道次往復冷軋。所述制備方法操作繁瑣，能耗較高，不適合大規模推廣。