铝钪合金靶材的制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种铝钪合金靶材的制备方法，所述方法包括将金属钪和金属铝按一定配比投入熔炼炉中，在真空或惰性气氛下，熔炼得到铝钪合金熔体；将所述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中，并将所述待加压铸造模具转移到挤压装置中，启动所述挤压装置，得到铸压坯体；将所述铸压坯体在真空退火炉中退火。采用本发明专利技术可以制备任意配比的铝钪合金靶材，获得的铝钪合金靶材具有组织和化学成分均匀，气孔、夹杂等缺陷小，相对密度高，加工性能好等优点，适合压电薄膜、传感器、微电子、半导体芯片、光伏等高端产业的需要。光伏等高端产业的需要。光伏等高端产业的需要。

【技术实现步骤摘要】
铝钪合金靶材的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属及合金靶材加工制备
，尤其涉及一种铝钪合金靶材的制备方法。

技术介绍

[0002]铝钪合金靶材是用来制备钪掺杂氮化铝(Sc
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Al
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N)压电功能薄膜的关键材料。钪掺杂氮化铝压电薄膜相对于纯氮化铝薄膜具有高SAW波速、高热导率、优异的压电性能和热稳定性等性能，因此主要用于高端谐振滤波器、微机电系统、GHZ谐振器等领域，同时，在光伏领域、半导体芯片领域也有广泛用途。Sc
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N压电功能薄膜一般由铝钪合金靶材通过磁控溅射的方法制备得到。随着现代电子通讯系统及设备向微型化、高频化、高可靠性、高集成度的发展，对各类电子元器件提出了更高要求，随之对各种功能薄膜提出了更高的要求，其中Sc
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N压电功能薄膜的应用也对其提出了更高的要求，而铝钪合金靶材的性能直接关系到Sc
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N压电功能薄膜的性能。
[0003]目前制备铝钪合金靶材主要采用熔炼铸锭法、熔炼铸锭与塑性变形法、以及粉末冶金法，其中，熔炼铸锭法和熔炼铸锭与塑性变形法仅适用于制备钪含量(质量比)低于20％的靶材，当靶材中钪含量(质量比)＞20％，材料热裂倾向显著，靶材会开裂，难以加工。而直接采用熔炼铸锭法制备靶材，由于铝合金的高温放气现象、基体相和析出相的凝固过程温度及扩散速度差异、铝合金溶体渣相的夹杂及凝固过程不可控等因素，造成靶材气孔、夹杂等缺陷多，靶材内部不同位置钪含量的差异显著，靶材坯料表面缩孔显著等。采用粉末冶金的方法虽然可以解决制备的靶材存在气孔的问题，可以制备高含量铝钪合金靶材，但是由于铝合金粉末为易燃易爆粉末，制备困难，而且铝合金粉末容易吸气，造成氧含量高，制备过程引入多种杂质，造成靶材纯度大幅下降。
[0004]因此，亟需一种可以铝钪任意配比的铝钪合金靶材的制备方法。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提出了一种可以制备任意配比铝钪合金靶材且制备所得的铝钪合金靶材具有组织和化学成分均匀，气孔、夹杂等缺陷小，相对密度高，加工性能好等特点的制备方法。
[0006]本专利技术实施例提供了一种铝钪合金靶材的制备方法，其具体步骤包括：
[0007]将钪金属和铝金属按一定配比投入熔炼炉中，在真空或惰性气氛下，熔炼得到铝钪合金熔体；将所述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中，并将所述待加压铸造模具转移到挤压装置中，启动所述挤压装置，得到铸压坯体；将所述铸压坯体在真空退火炉中退火。
[0008]优选地，铝钪合金熔体的保温温度为600～1600℃，保温时间为10min～2h。
[0009]优选地，铝钪合金熔体保持的温度为800～1450℃，保温时间为15min～1h。
[0010]优选地，将上述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中的浇铸温度为600～1600
℃。
[0011]优选地，将上述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中的浇铸温度为800～1450℃。
[0012]优选地，待加压铸造模具的温度为50～250℃。更进一步的，待加压铸造模具的温度为80～180℃。
[0013]优选地，挤压装置的比压设定为20～300MPa。
[0014]优选地，挤压装置的比压设定为40～160MPa。
[0015]优选地，将所述铸压坯体在真空退火炉中退火的退火温度为100～800℃。更进一步的，退火的退火温度为200℃～600℃。
[0016]优选地，将所述铸压坯体在真空退火炉中退火的退火时间为6～36h。更进一步的，退火的退火时间为10～24h。
[0017]优选地，该方法还包括：用车床车削退火后得到靶材坯料的表面，切割得到靶材毛坯，其中车削深度为2～20mm。更进一步的，车削深度为5～15mm。
[0018]优选地，该方法还包括：用超声波探伤仪对所述靶材毛坯进行探伤，将探伤合格的合格毛坯进行抛光、绑定以及包装，其中，所述抛光选用平面圆盘自动研磨抛光机进行，所述绑定的绑定材料为金属铟，金属锡，金属铟锡合金中的一种或几种。
[0019]采用本专利技术实施例，具有如下有益效果：
[0020]采用本专利技术的制备方法，不仅可以制备任意配比的铝钪合金靶材，而且获得的铝钪合金靶材具有组织和化学成分均匀，气孔、夹杂等缺陷小，相对密度高，加工性能好等优点，适合压电薄膜、传感器、微电子、半导体芯片、光伏等高端产业的需要。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]其中：
[0023]图1为一种制备所得铝钪合金靶材的金相图片；
[0024]图2为另一种制备所得铝钪合金靶材的金相图片。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术一个优选实施例，提供一种铝钪合金靶材的制备方法，该方法不仅可以制备各种配比的铝钪合金靶材，且所制备的铝钪合金靶材组织和化学成分均匀，气孔、夹杂等缺陷小，相对密度高，加工性能好等优点。具体地，该方法包括如下步骤：
[0027]步骤1：合金化熔炼，将金属钪和金属铝按一定配比投入熔炼炉中，在真空或惰性
气氛下，熔炼得到铝钪合金熔体。
[0028]其中，金属铝选用99.999％的高纯铝，金属钪选用99.99％的高纯钪。熔炼炉可以选用中频炉、高频炉或冷坩埚熔炼炉。铝钪合金熔体的保温温度为600～1600℃，保温时间为10min～2h，更进一步的，铝钪合金熔体的保温温度为800～1450℃，保温时间为15min～1h。铝钪合金熔体的保温温度与步骤2中的浇铸温度保持一致。制备得到的铝钪合金熔体的流动性良好，表面无明显浮渣及不熔物，熔体无明显放气。
[0029]步骤2：挤压铸造，将步骤1制备得到的铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中，然后将待加压铸造模具转移到挤压装置中，开动挤压装置，进行挤压铸造操作，得到铸压坯体。挤压装置可以是压力机，也可以是挤压铸造机，本申请中不再作具体限定。在铝钪合金熔体凝固过程中，施加一定的挤压压力，可以实现细化晶粒，消除缺陷，消除铝钪合金中元素浓度差异问题。
[0030]挤压铸造是指将一定量的铝钪合金熔体直接浇铸入涂有润滑剂的待加压铸造模具的内腔中，并持续对待加压铸造模具施加机械静压力，利用铝钪合金熔体铸造凝固成形时易流动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将金属钪和金属铝按一定配比投入熔炼炉中，在真空或惰性气氛下，熔炼得到铝钪合金熔体；将所述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中，并将所述待加压铸造模具转移到挤压装置中，启动所述挤压装置，得到铸压坯体；将所述铸压坯体在真空退火炉中退火。2.根据权利要求1所述的铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，所述将所述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中的浇铸温度为600～1600℃。3.根据权利要求2所述的铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，所述将所述铝钪合金熔体浇铸到待加压铸造模具中的浇铸温度为800～1450℃。4.根据权利要求1所述的铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，所述待加压铸造模具的温度为50～250℃。5.根据权利要求1所述的铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，所述挤压装置的比压设定为20～300MPa。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周贤界，黄勇彪，
申请(专利权)人：深圳市众诚达应用材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：