一种铝铬硼合金靶材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铝铬硼合金靶材，以原子百分比计，其成分包括铝30‑80at％，铬10ˉ50％，硼5‑30at％。本发明专利技术还提供了一种铝铬硼合金靶材的制备方法，步骤包括：将铝粉和硼粉在真空或高纯氩气保护条件下混合；将混匀的粉末烧结得到铝硼合金块；将铝硼合金块破碎成铝硼合金粉末；将铬粉和铝硼合金粉末在真空或高纯氩气保护条件下混合、再冷等静压压制得金属块体；将金属块体装入包套中脱气处理后在热等静压设备中烧结压制得到合金锭坯；最后将合金锭坯机加工、清洗得成品靶材。本发明专利技术制得的铝铬硼合金靶材，致密性好，无气孔、无疏松和偏析，成分均匀，晶粒细小，规格尺寸大。

An aluminum chromium boron alloy target and its preparation method

The invention provides an aluminum chromium boron alloy target material, which comprises 30 \u2011 80at% aluminum, 10 \u02c9 50% chromium and 5 \u2011 30at% boron. The invention also provides a preparation method of aluminum chromium boron alloy target material, which comprises the steps of: mixing aluminum powder and boron powder under the protection of vacuum or high-purity argon; sintering the mixed powder to obtain aluminum boron alloy block; crushing the aluminum boron alloy block to aluminum boron alloy powder; mixing chromium powder and aluminum boron alloy powder under the protection of vacuum or high-purity argon, and then cold isostatic pressing to obtain gold The alloy ingot is a block; after the metal block is put into the package and degassed, it is sintered and pressed in the hot isostatic pressing equipment to obtain the alloy ingot; finally, the alloy ingot is machined and cleaned to obtain the finished target material. The target material of the aluminum chromium boron alloy prepared by the invention has good compactness, no porosity, no porosity and segregation, uniform composition, fine grain and large specification size.

【技术实现步骤摘要】
一种铝铬硼合金靶材及其制备方法
本专利技术涉及靶材材料
，特别涉及一种铝铬硼合金靶材及其制备方法。
技术介绍
硬质涂层是防护涂层中的一个重要类型，发挥着越来越重要的作用。将硬质薄膜材料镀制于金属切削刀具表面，适应了现代制造业对金属切削刀具的更高要求。自美国公司将TiN薄膜成功应用到刀具上，过渡金属氮化物硬质薄膜研究工作已经开展近四十年，经历了由简单二元氮化物薄膜至三元复合薄膜，再到多元复合薄膜以及多层薄膜的发展过程。随着现代制造业的飞速发展以及对切削速度的更高要求，单一的TiN薄膜已经不能适应工业生产的要求，为了提高薄膜的抗氧化能力及腐蚀能力并更进一步提高其硬度，人们在TiN中加入其它元素，这些元素的使用或添加形成了固溶强化或存在第二相，提高了膜层的机械性能。为了解决TiN薄膜抗氧化温度过低的问题，人们在其中添加Al,形成TiAlN薄膜，抗氧化温度达到800℃。CrN的抗氧化性能要比TiN优越，于是向CrN中添加Al有望进一步提高抗氧化性能，发现CrAlN薄膜的抗氧化温度达到900℃。通过实验，发现在CrAlN涂层中加入B合金元素，能够进一步提高膜层的机械性能和刀具使用寿命，B加入Cr-Al-N膜层中，形成Al-Cr-B-N纳米复合结构，包含Al-Cr-(B)-N晶体相和非晶BNx相，这种结构提高了膜层的硬度，提升了晶粒边界的结合力，降低了膜层的残余应力。目前能够生产铝铬硼合金靶的方法主要有真空熔炼浇铸和热压等方法。采用真空熔炼浇铸方法制造铝铬硼合金靶材时，硼的熔点高达2180℃，密度2.34g/cm3,三种合金熔点和密度都差别比较大，真空熔炼很难保证产品均匀，并且产生多种脆性相，导致产品加工容易开裂。采用热压法制造铝铬硼靶时，靶材生产难以实现大尺寸化，同时热压靶材内部密度分布不均匀，中部与边缘密度差别达5％，难以获得高质量高密度的靶材。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种致密性好，无气孔、无疏松和偏析，成分均匀，晶粒细小，规格尺寸大的铝铬硼合金靶材及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铝铬硼合金靶材，以原子百分比计，其成分包括铝30-80at％，铬10-50％，硼5-30at％。本专利技术还提供了一种铝铬硼合金靶材的制备方法，包括如下步骤：将铝粉和硼粉在真空或高纯氩气保护条件下混合；将混合均匀的铝硼混合粉末烧结得到铝硼合金块；将铝硼合金块破碎成铝硼合金粉末；将铬粉和铝硼合金粉末在真空或高纯氩气保护条件下混合；将混合均匀的铬粉和铝硼合金粉末的混合粉末冷等静压压制得金属块体；将所述金属块体装入包套中脱气处理；将脱气处理的包套封焊后热等静压烧结压制得到合金锭坯；将所述合金锭坯机加工、清洗得成品靶材，所述靶材以原子百分比计，成分包括铝30-80at％，铬10-50％，硼5-30at％。进一步地，所述铝粉的纯度为99.5％以上、平均粒径在10-30um，所述硼粉的纯度为99.5％以上、平均粒径在10-15um，所述铬粉的纯度为99.5％以上，平均粒径在45-106um。进一步地，所述铝硼混合粉末的烧结方法包括将铝硼混合粉末装入真空烧结炉，升温到1200—1600℃，升温速度控制在100-150℃/h，保温3-5h，最后随炉降温至室温。进一步地，所述铝粉和硼粉的混合、及铬粉和铝硼合金粉末的混合均是在V型混料机或三维混料机中混合4-6h。进一步地，所述铝硼合金块破碎成150um-45um的铝硼合金粉末。进一步地，所述铬粉和铝硼合金粉末的混合粉末的冷等静压压制是在冷等静压模具中压制，压力为20-100MPa，保压时间10-30min。进一步地，所述金属块体的脱气处理方法包括先将金属块体加工成与预先备好的包套内腔匹配的形状，然后将金属块体装入所述包套中，再将所述包套置于脱气炉中对金属块体脱气处理，脱气温度为300-500℃，脱气时间4h-10h。进一步地，所述热等静压烧结压制包括将装有金属块体的包套封焊后置于热等静压设备中对金属块体烧结压制，保温温度为400-600℃，时间2-5h，压力120-150MPa。本专利技术提供的一种铝铬硼合金靶材及其制备方法，铝铬硼合金靶材具有致密度高、无气孔和偏析，组织均匀，晶粒细小，规格尺寸多等优点。其相对密度大于99％，平均孔隙率低于1％；成分均匀，靶材平均晶粒尺寸小于150um，单片最大长度可达1800mm。附图说明图1为本专利技术实施例提供的铝铬硼合金靶材制备方法的流程图。具体实施方式本专利技术实施例提供的一种铝铬硼合金靶材，以原子百分比计，其成分包括铝30-80at％，铬10-50％，硼5-30at％。参见图1，本专利技术还提供的一种铝铬硼合金靶材的制备方法，包括如下步骤：步骤1)粉末制备：采用纯度为99.5％以上、平均粒径在10-30um的铝粉和纯度为99.5％以上、平均粒径10-15um的硼粉，按适当比例在V型混料机或三维混料机中混合4-6h，混料过程在真空或高纯氩气保护条件下进，以防止混料过程中粉末原料被氧化。步骤2)烧结：将混合均匀的铝硼混合粉末装入真空烧结炉，升温到1200—1600℃，升温速度控制在100-150℃/h，保温3-5h，然后随炉降温至室温，得到铝硼合金块。步骤3)破碎制粉：将烧结好的铝硼合金块进行破碎制粉，破碎成150um-45um的铝硼合金粉末。步骤4)混粉：采用纯度为99.5％以上，平均粒径在45-106um的铬粉与45-150um的铝硼合金粉末按适当比例在V型混料机或三维混料机中混合4-6h，混料过程在真空或高纯氩气保护条件下进行，防止混料过程中粉末原料被氧化。步骤5)成型：将混合好的粉末装入冷等静压模具中，在20-100MPa压力下进行冷等静压压制，保压时间10-30min，得到金属块体。步骤6)脱气：将所得金属块体加工成与预先备好的包套内腔匹配的形状，然后将金属块体装入包套中，再将包套置于脱气炉中对金属块体脱气处理，脱气温度为300-500℃，脱气时间根据装粉量不同从4h-10h间变动。步骤7)热等静压烧结：将脱气完毕的包套封焊后放入热等静压设备中对包套内的金属块体进行烧结压制，保温温度为400-600℃，时间2-5h，压力120-150MPa，最后得到合金锭坯。步骤8)加工：对烧结压制成型的合金锭坯按照图纸进行机加工，清洗后得到所需要的成品靶材，所得靶材以原子百分比计，成分包括铝30-80at％，铬10-50％，硼5-30at％。下面通过实施例对本专利技术提供的铝铬硼合金靶材的制备方法做具体说明。实施例1本专利技术实施例提供的铝铬硼合金靶材由以下原子百分比的原料制成：铝60％，铬30％，硼10％。其制备方法包括以下步骤：称取纯度为99.5％、平均粒径在10μm的硼粉和纯度为99.5％、平均粒径在30um的铝粉，按照铝粉：硼粉＝15:1w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝铬硼合金靶材，其特征在于：以原子百分比计，其成分包括铝30-80at％，铬10ˉ50％，硼5-30at％。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝铬硼合金靶材，其特征在于：以原子百分比计，其成分包括铝30-80at％，铬10ˉ50％，硼5-30at％。


2.一种权利要求1所述的铝铬硼合金靶材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铝粉和硼粉在真空或高纯氩气保护条件下混合；
将混合均匀的铝硼混合粉末烧结得到铝硼合金块；
将铝硼合金块破碎成铝硼合金粉末；
将铬粉和铝硼合金粉末在真空或高纯氩气保护条件下混合；
将混合均匀的铬粉和铝硼合金粉末的混合粉末冷等静压压制得金属块体；
将所述金属块体装入包套中脱气处理；
将脱气处理的包套封焊后热等静压烧结压制得到合金锭坯；
将所述合金锭坯机加工、清洗得成品靶材，所述靶材以原子百分比计，成分包括铝30-80at％，铬10ˉ50％，硼5-30at％。


3.根据权利要求2所述的铝铬硼合金靶材的制备方法，其特征在于：所述铝粉的纯度为99.5％以上、平均粒径在10ˉ30um，所述硼粉的纯度为99.5％以上、平均粒径在10ˉ15um，所述铬粉的纯度为99.5％以上，平均粒径在45ˉ106um。


4.根据权利要求2所述的铝铬硼合金靶材的制备方法，其特征在于：所述铝硼混合粉末的烧结方法包括将铝硼混合粉末装入真空烧结炉，升温到120...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海，唐培新，吕晓明，姜慧，王瑞刚，许凤志，
申请(专利权)人：河北宏靶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13