[發明專利]一種多元合金靶材及其制備方法

有效

• 申請號: 202111242398.6
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN114000113B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 張鳳戈;張學華;魏鐵峰;岳萬祥;張欠男;高眾
• 申請（專利權）人: 北京安泰六九新材料科技有限公司;涿州安泰六九新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C22C30/00;B22F3/15;B22F3/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 李愛民

本申請涉及粉末冶金材料的技術領域，具體公開了一種多元合金靶材及其制備方法。一種多元合金靶材，由以下原子百分比的元素組成，鎳20?35%、釩20?25%、鉬20?25%、鎢20?35%。其制備方法：首先將鉬粉與鎳粉混料制備成MoNi合金粉末，再將MoNi合金粉末與其他粉末進行混料，最后進行HIP燒結和機加工。本申請制備的靶材具有致密度高，可達99%以上、合金化程度高，無氣孔和偏析，組織均勻等優點。另外，本申請的制備方法能夠使熔點不同的元素進行HIP燒結，并且能保證熔點不同的元素在靶材中所占比例達到要求。

技術領域

本申請涉及粉末冶金材料的技術領域，更具體地說，它涉及一種多元合金靶材及其制備方法。

背景技術

隨著硬質鍍膜材料的發展，多元合金膜層的抗機械磨損、抗磨料磨損性能和應用溫度相對傳統的TiCN和TiAlN等有較大提高，為汽車、模具等行業提供了更加優良的高溫耐磨抗氧化膜材料。高速、干式切削成為未來刀具發展的主要方向，作為新一代刀具涂層材料而備受關注，刀具鍍膜用靶材的需求量日益擴大。

現有熔煉方法制備的多元靶材存在著合金脆性、縮孔疏松以及成分偏析等缺點；同時合金延性差，導致不易進行冷熱加工，所以多元合金靶材難以采用熔鑄方法進行制備。熱壓工藝生產靶材生產難以實現熔點相差較大的元素的燒結，同時熱壓靶材內部密度分布不均勻。利用熱等靜壓燒結(Hot Isostatic Pressing簡稱 HIP)生產合金靶材，能夠獲得均勻的微觀組織結構，靶材密度均勻，能夠滿足熔點不同多元靶材的生產，可制得性能優異的合金濺射靶材。

發明內容

為了同時提高靶材的致密度及硬度，本申請提供一種多元合金靶材及其制備方法。

第一方面，本申請提供一種多元合金靶材，采用如下的技術方案：

一種多元合金靶材，由以下原子百分比的元素組成，鎳20-35%、釩20-25%、鉬20-25%、鎢20-35%。

優選的，所述鎳30%、釩20%、鉬20%、鎢30%。

通過采用上述技術方案，鎳、釩、鉬、鎢四種元素的相互配合，并確定這多種元素的原子百分比，可以提高靶材的抗氧化性及硬度。利用本申請制備的靶材進行鍍膜時，能夠提高被鍍膜產品的耐磨性，進而提高被鍍膜產品的使用壽命。

其中，鎳能夠提高靶材的抗氧化性，釩、鉬與鎢能增加靶材的力學性能，尤其是鎢能夠更好的提高靶材的硬度。

第二方面，本申請提供一種多元合金靶材的制備方法，采用如下的技術方案：

一種多元合金靶材的制備方法，包括以下步驟，

S1：將鉬粉與鎳粉混料制備成MoNi合金粉末；

S2：將MoNi合金粉末與釩粉、鉬粉、鎢粉混合制備成混合料；

S3：對混合料進行熱等靜壓燒結（HIP燒結），即得多元合金靶材；

其中HIP燒結的保溫溫度為1000-1700℃，保溫時間為120-180分鐘，壓力為100-170MPa。

通過采用上述技術方案，利用HIP燒結工藝制備多元合金靶材，由于鎳粉與釩粉、鉬粉、鎢粉的熔點相差大，在制備過程中，鎳粉直接與釩粉、鉬粉、鎢粉混合進行制備，鎳粉燒損較為嚴重，鎳元素所占原子百分比較低。

在本申請中，首先將鉬粉與鎳粉混合制備成MoNi合金粉末，MoNi合金粉末的熔點可以達到1650±15℃，MoNi合金粉末的熔點高于鎳粉的熔點高。再將MoNi合金粉末與釩粉、鉬粉、鎢粉混合，混合均勻后在進行HIP燒結，能夠減少鎳元素的燒損。經過HIP燒結后得到的多元合金靶材的合金化程度高，無熔點不同的合金相，為后續的濺射鍍膜做好準備，有效地控制薄膜缺陷，提高濺射薄膜質量。