一种Ti-Al合金靶材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种Ti‑Al合金靶材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将钛粉和铝粉在保护气氛下混合，得到混粉；(2)将步骤(1)得到的混粉置于包套中依次进行第一脱气处理、第一热等静压处理、第二脱气处理及第二热等静压处理，之后将所述包套去除经机加得到所述Ti‑Al合金靶材。本发明专利技术提供的制备方法通过对制备过程中工艺步骤的重新设计，使得制备得到的靶材在溅射过程中避免了弧光放电的产生，提高了溅射过程中镀膜和镀件的结合度，强化了镀膜效果，进而延长了靶材的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种Ti-Al合金靶材的制备方法
本专利技术涉及靶材领域，具体涉及一种Ti-Al合金靶材的制备方法。
技术介绍
目前，Ti-Al合金靶材通常采用铸造工艺来进行制备，但利用这种工艺制备Ti-Al合金靶材非常困难，在合金化过程中极易产生气泡、缩孔、疏松、偏析等现象，导致合金的孔隙率高，无法满足靶材致密性的要求。为了解决上述问题，现有技术中引入了粉末冶金工艺。如CN104480444A公开了一种钛铝合金靶材及其制备方法。钛铝合金靶材以钛和铝为主元素，该靶材还包含Co、Cr、Ta、W、Nb、Mo、Zr、V、B、Si、Y、La、Ce或Se中至少两种元素。其通过多种元素的添加可形成多种形态的氮化、碳化、氮碳化的复合膜层材料；通过改进的热处理工艺更有利于产品的进一步致密化；通过改进的混粉及脱气工艺，有效地控制了氧含量。CN107815653A公开的一种钛铝合金靶材的制备方法，包括以下步骤：将钛粉和铝粉均匀混合后利用等静压机压制成坯块；将坯块在真空环境下加压烧结得到预制坯锭；将所述坯锭进行退火处理，即得所述钛铝合金靶材。其解决了现有的钛铝合金靶材制备存在的效果不好、工艺复杂的问题。本专利技术的一种钛铝合金靶材首先选取粒径小、纯度较高的钛粉和铝粉混合后进行等静压处理，已得到致密度高的坯块，然后对其进行真空加压烧结、超声清洗后，制备得到钛铝合金靶材，其制备工艺简单，制备得到的钛铝合金靶材致密度高、溅射效果好。然而现有技术中仍存在制备得到的靶材在溅射时仍存在弧光放电，溅射过程中镀膜的结合度不高，镀膜效果差等问题。<br>
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种Ti-Al合金靶材的制备方法，使得制备得到的靶材在溅射过程中避免了弧光放电的产生，提高了溅射过程中镀膜和镀件的结合度，强化了镀膜效果。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种Ti-Al合金靶材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将钛粉和铝粉在保护气氛下混合，得到混粉；(2)将步骤(1)得到的混粉置于包套中依次进行第一脱气处理、第一热等静压处理、第二脱气处理及第二热等静压处理，之后将所述包套去除经机加得到所述Ti-Al合金靶材。本专利技术提供的制备方法通过对制备过程中工艺步骤的重新设计，使得制备得到的靶材在溅射过程中避免了弧光放电的产生，提高了溅射过程中镀膜和镀件的结合度，强化了镀膜效果，进而延长了靶材的使用寿命。作为本专利技术优选的技术方案，所述混合中的钛粉和铝粉的原子数比为(1-5):1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1或5:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述钛粉的中值粒径为5-200μm，例如可以是5μm、10μm、20μm、40μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铝粉的中值粒径为5-200μm，例如可以是5μm、10μm、20μm、40μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述钛粉的纯度≥4N，例如可以是4N或5N等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述铝粉的纯度≥4N，例如可以是4N或5N等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体。本专利技术中，所述惰性气体包括氦气和/或氩气等。优选地，所述混合的时间为24-72h，例如可以是24h、30h、40h、50h、60h、70h或72h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述置于包套中和第一脱气处理之间设置有压实作业。优选地，所述压实作业的压力为5-15MPa，例如可以是5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa或15MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述压实作业的保压时间为30-300s，例如可以是30s、50s、100s、150s、200s、250s或300s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述第一脱气处理的温度为350-500℃，例如可以是350℃、400℃、450℃或500℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第一脱气处理的时间为8-20h，例如可以是8h、10h、12h、14h、16h、18h或20h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第一脱气处理的绝对真空度≤1×10-3Pa，例如可以是1×10-3Pa、0.8×10-3Pa、0.6×10-3Pa、0.4×10-3Pa、0.2×10-3Pa或0.1×10-3Pa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述第一热等静压处理的温度为350-650℃，例如可以是350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃或650℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第一热等静压处理的压力≥100MPa，例如可以是100MPa、150MPa、200MPa、250MPa或300MPa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第一热等静压处理的时间为2-10h，例如可以是2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述第二脱气处理的温度为250-450℃，例如可以是250℃、300℃、350℃、400℃或450℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第二脱气处理的绝对真空度≤3×10-3Pa，例如可以是3×10-3Pa、2.5×10-3Pa、2×10-3Pa、1.5×10-3Pa、1×10-3Pa或0.5×10-3Pa等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述第二脱气处理的时间为5-15h，例如可以是5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h或15h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述第二热等静压处理的温度为750-1250℃，例如可以是750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃或1250℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ti-Al合金靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n(1)将钛粉和铝粉在保护气氛下混合，得到混粉；/n(2)将步骤(1)得到的混粉置于包套中依次进行第一脱气处理、第一热等静压处理、第二脱气处理及第二热等静压处理，之后将所述包套去除经机加得到所述Ti-Al合金靶材。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ti-Al合金靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将钛粉和铝粉在保护气氛下混合，得到混粉；
(2)将步骤(1)得到的混粉置于包套中依次进行第一脱气处理、第一热等静压处理、第二脱气处理及第二热等静压处理，之后将所述包套去除经机加得到所述Ti-Al合金靶材。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合中的钛粉和铝粉的原子数比为(1-5):1。


3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钛粉的中值粒径为5-200μm；
优选地，所述铝粉的中值粒径为5-200μm；
优选地，所述钛粉的纯度≥4N；
优选地，所述铝粉的纯度≥4N。


4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛包括氮气和/或惰性气体；
优选地，所述混合的时间为24-72h。


5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述置于包套中和第一脱气处理之间设置有压实作业；
优选地，所述压实作业的压力为5-15MPa；
优选地，所述压实作业的保压时间为30-300s。


6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一脱气处理的温度为350-500℃；
优选地，所述第一脱气处理的时间为8-20h；
优选地，所述第一脱气处理的绝对真空度≤1×10-3Pa。


7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一热等静压处理的温度为350-650℃；
优选地，所述第一热等静压处理的压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，边逸军，潘杰，王学泽，江胜君，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33