[發(fā)明專利]一種CrSi基合金靶材及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111671890.5
• 申請(qǐng)日: 2021-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN114262873A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鳳戈;魏鐵峰;張學(xué)華;岳萬(wàn)祥;張欠男;李建奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/32;C22C27/06;B22F9/04;B22F3/15;B22F1/142
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 榮紅穎;劉春成

本發(fā)明提供一種CrSi基合金靶材及其制備方法，所述CrSi基合金靶材按照原子百分比由以下成分組成：Si 1?30％；Me 0?10％，余量為Cr；其中，Me選自B、Nb、W、Mo、Ta、V元素中的一種或多種。本發(fā)明通過選擇CrSi₂合金粉、Cr粉，或者選擇CrSi₂合金粉、Cr粉及Me粉作為預(yù)合金粉末來制備CrSi基合金靶材；制備得到的CrSi基合金靶材相對(duì)密度高，晶粒尺寸均勻，且可有效解決傳統(tǒng)工藝存在的靶材脆性大，易開裂、難加工的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CrSi基合金靶材及其制備方法，更具體地涉及一種CrSi合金靶材、CrSiMe合金靶材及其制備方法。

背景技術(shù)

鉻作為硬質(zhì)涂層最廣泛應(yīng)用的材料，可以為刀具、模具、零部件、裝飾、衛(wèi)浴等領(lǐng)域提供耐磨、耐腐性涂層。硬質(zhì)涂層鉻(Cr)和氮化鉻(CrN)以及DLC涂層可以為汽車活塞環(huán)和氣門挺柱等發(fā)動(dòng)機(jī)元件提供最佳保護(hù)，延長(zhǎng)重要零部件的使用壽命。自1995年通過物理氣相沉積法(PVD)將涂層成功引進(jìn)到汽車行業(yè)以來，上述那些早期保證了發(fā)動(dòng)機(jī)高性能的涂層部件至今仍有市場(chǎng)并不斷增長(zhǎng)。在PVD制備CrN硬質(zhì)涂層過程中，其主要的原材料為Cr靶材，但隨著應(yīng)用的不斷發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)rN涂層的性能要求(如硬度、耐高溫性能、抗氧化性能、耐磨性能等)也在不斷的提升。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用的提升CrN涂層性能的方法是在原材料Cr靶材中加入Si元素，然后通過PVD沉積將Si引入到涂層中來細(xì)化涂層的晶粒，進(jìn)而提升涂層的耐高溫及抗氧化性能。目前，傳統(tǒng)的CrSi合金靶材的制備工藝為單質(zhì)Cr粉、Si粉混合后裝入包套中通過熱等靜壓(HIP)進(jìn)行燒結(jié)成型。在HIP過程中Cr和Si會(huì)發(fā)生劇烈的合金化反應(yīng)從而產(chǎn)生脆性的CrSi合金相，使得合金靶材存在加工崩邊或開裂，甚至無法加工的問題。此外，在HIP過程中，由于Cr和Si發(fā)生合金化反應(yīng)會(huì)放出大量的熱，容易造成外包套(通常為不銹鋼材質(zhì))熔化，因此HIP溫度不宜過高(一般＜1000℃)，最終使得制得的合金靶材無法達(dá)到較高的致密度。

因此，提供一種能夠有效解決傳統(tǒng)CrSi合金靶材在制備過程中由于Cr和Si發(fā)生合金化而使得合金靶材難加工和密度低的問題尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足及缺陷，本發(fā)明旨在提供一種CrSi基合金靶材(CrSi合金靶材、CrSiMe合金靶材)及其制備方法；本發(fā)明通過選擇CrSi₂合金粉、Cr粉或者選擇CrSi₂合金粉、Cr粉及Me粉(Me選自B、Nb、W、Mo、Ta、V元素中的一種或多種)作為預(yù)合金粉末來制備CrSi基合金靶材；制備得到的CrSi基合金靶材相對(duì)密度高(＞99％)，晶粒尺寸均勻，脆性低，適合各種尺寸靶的加工。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種CrSi基合金靶材，采用如下的技術(shù)方案：

一種CrSi基合金靶材，按照原子百分比由以下成分組成：Si 1-30％(比如2％、5％、8％、12％、15％、20％、25％)；Me 0-10％(比如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％)，余量為Cr；其中，Me選自B、Nb、W、Mo、Ta、V元素中的一種或多種。

在上述CrSi基合金靶材中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述CrSi基合金靶材為CrSi合金靶材，按照原子百分比由以下成分組成：Si 1-30％(比如2％、5％、8％、12％、15％、20％、25％)，余量為Cr；優(yōu)選地，所述CrSi合金靶材的相對(duì)密度99％(比如99.2％、99.4％、99.6％、99.8％)。

本發(fā)明中，在CrSi合金靶材中，若Si含量超過30at％，則制得的CrSi合金靶材會(huì)很脆，易開裂，無法進(jìn)行后續(xù)加工。