一种钛基合金的溅射靶材的制备方法技术

本申请具体公开了一种钛基合金的溅射靶材的制备方法。包括以下步骤：S1混合，在保护气氛下，将原料混合得到混合粉末；S2冷压成型，将混合粉末加入到冷压模具中，压制成冷压坯，所述冷压坯的致密度为40

【技术实现步骤摘要】
一种钛基合金的溅射靶材的制备方法


[0001]本申请涉及靶材制备的领域，更具体地说，它涉及一种钛基合金的溅射靶材的制备方法。

技术介绍

[0002]钛基合金溅射靶材广泛应用于PVD硬质涂层等领域，随着PVD技术的不断发展，对合金靶材需求量及质量要求日益提高，PVD后薄膜质量的好坏主要取决于合金靶材的纯度、密度、晶粒度、微观结构等因素。
[0003]目前钛基合金溅射靶材的制备方法主要为热等静压方法，即将混合粉末装入热等静压模具，经过脱气后直接热等静压烧结成致密的靶材。
[0004]由于钛粉末松装密度、振实密度均比较低，由此方法制作的靶材材料利用率相比较低，甚至低于50%，从而造成该类靶材成本较高，不利于工业化的生产。

技术实现思路

[0005]为了提高钛基合金溅射靶材在制备过程中内的材料利用率，本申请提供一种钛基合金的溅射靶材的制备方法本申请提供的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法采用如下的技术方案：一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，包括以下步骤：S1混合，在保护气氛下，将原料混合得到混合粉末；S2冷压成型，将混合粉末加入到冷压模具中，压制成冷压坯，所述冷压坯的致密度为40
‑
87%；S3脱气，将冷压坯转移到热等静压模具中，脱气；S4热等静压烧结，脱气后的冷压坯在热等静压模具中进行热等静压烧结处理。
[0006]S1中所述的保护气氛为氮气、氩气等惰性气氛。
[0007]保护气氛的压力范围为0.01
‑
0.2MPa，优选的，保护气氛的压力为0.1MPa。
[0008]所述原料包括钛粉和增强粉；所述增强粉为硅粉、铬粉、钼粉、钒粉、钨粉、铌粉、钽粉、镧粉、钇粉中的一种或多种。
[0009]优选的，所述增强粉的含量占原料总重的0
‑
50wt%。
[0010]在本申请的一种实施方案中，钛粉目数为300目，钛粉占原料总重量的87.21%；增强粉选择为硅粉，钛粉目数为300目，硅粉占原料总重的12.79%。
[0011]在本申请的一种实施方案中，钛粉目数为300目，钛粉占原料总重量的90.62%；增强粉选择为硅粉，钛粉目数为300目，硅粉占原料总重的9.38%。
[0012]S1步骤中使用多维运动混料机对原料进行混合，混合时间为8
‑
24h，转速为10
‑
20r/min。
[0013]优选的，步骤S2中冷压坯的致密度为50
‑
87%。
[0014]优选的，冷压坯的高度为10
‑
200mm，更优选的冷压坯的高度为20
‑
100mm。
[0015]通过采用上述技术方案，S2中，将混合后的粉末加入到冷压模具中进行冷压处理，得到致密度在50
‑
87%的冷压坯，然后将冷压坯转移到热等静压模具中，进行后续的脱气、烧结处理。上述处理方式有效的提高了制备出的靶材的材料利用率，降低了生产成本，提高了生产效率。从便于扩大生产。
[0016]优选的，步骤S2中压制压力为100
‑
750MPa。
[0017]更优选的，步骤S2中压制压力为150
‑
500Mpa。
[0018]通过采用上述技术方案，压制压力的增大与冷压坯致密度的升高呈正相关。冷压坯致密度的升高进一步的可以提高材料的利用率。但是当压制压力过大时容易导致步骤S3脱气时，排气困难，进而影响后期热等静压烧结，尤其是当压制压力大于750MPa后，制备的靶材材料利用率明显降低。
[0019]优选的，步骤S2施加压力保压时间为5
‑
30秒。
[0020]优选的，所述冷压模具材质为工具钢或模具钢。
[0021]优选的，所述冷压模具表面粗糙度为Ra0.1
‑
Ra0.8。
[0022]通过对冷压模具材料，以及表面粗糙程度的控制，提高了冷压坯的致密性以及冷压坯表面质量，从而方便了后期对冷压坯进行脱气，热等静压烧结处理。冷压模具选择为强度较高的模具钢或工具钢，延长了模具的使用寿命，并且使用模具钢或工具钢还可以降低生产成本。
[0023]优选的，所述钛粉的粒度为80
‑
500目，所述增强粉的粒度为80
‑
500目。
[0024]优选的，步骤S3中脱气时真空度不大于2
×
10
‑3Pa，脱气时间不小于6h。
[0025]优选的，步骤S3中冷压坯与模具的配合间隙为0.1
‑
1.5mm，叠加高度为10
‑
3000mm。
[0026]优选的，步骤S3中脱气温度为400
‑
600℃。
[0027]优选的，步骤S4中热等静压烧结的温度为700
‑
1300℃，压力为100
‑
150MPa，烧结时间为1
‑
3h。
[0028]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用冷压成型的工艺，通过将混合后的原料加入冷压模具中进行冷压压制，并将制备出冷压坯进行脱气后，热等静压烧结，从而得到靶材，得到的靶材致密度高，并且材料利用率高。
[0029]2、本申请中优选采用了工具钢或模具钢材质的冷压模具，并且限定了模具表面的粗糙程度，从而降低了生产成本，提高了模具寿命和冷压坯的表面质量。
[0030]3、本申请进一步的还限定了冷压成型是的压制压力，从而在获得高致密度的冷压坯的同时，还使得制备出的冷压坯便于在脱气处理时排出冷压坯内部的空气，从而提高了后续制备的靶材的质量。
具体实施方式
[0031]本实施例所用原料均可通过市售购买获得。
实施例
[0032]实施例1
一种钛基合金的溅射靶材，使用如下方法制备S1混合，在氩气保护下，将粒度为300目的钛粉，300目的硅粉在多维运动混料机中混合，钛粉占原料总重量的90.62%，保护气氛压力0.1MPa，混料时间8h，混料机转速为10r/min，得到混合粉末；S2冷压成型，将混合粉末装入直径为130mm的圆形冷压模具中压制，冷压模具材质为模具钢，模具粗糙度为Ra0.4，模具硬度为90HRA，冷压压力为150MPa，保压时间为10秒。压制成冷压坯，所得冷压坯的致密度为65%，压坯高度为20mm；S3脱气，将冷压坯叠加装入到热等静压模具中，进行脱气处理,冷压坯与模具的配合间隙为0.5mm，叠加高度为1000mm，脱气温度为400℃，脱气后真空度1
×
10
‑3Pa，真空度保温时间8h；S4热等静压烧结，热等静压烧结温度为900℃，热等静压压力为140Mpa，热等静压烧结时间为3h；S5机加工、清洗得到成品。
[0033]实施例2S1混合，在氩气保护下，将粒度为300目的钛粉，300目的硅粉在多维运动混料机中混合，钛粉占原料总重量的87.21%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤S1混合，在保护气氛下，将原料混合得到混合粉末；S2冷压成型，将混合粉末加入到冷压模具中，压制成冷压坯，所述冷压坯的致密度为40
‑
87%；S3脱气，将冷压坯转移到热等静压模具中，脱气；S4热等静压烧结，脱气后的冷压坯在热等静压模具中进行热等静压烧结处理。2.根据权利要求1所述的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于：步骤S2中压制压力为100
‑
750MPa。3.根据权利要求1所述的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于：步骤S2施加压力保压时间为5
‑
30秒。4.根据权利要求1所述的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于：所述冷压模具材质为工具钢或模具钢。5.根据权利要求1所述的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于：所述冷压模具表面粗糙度为Ra0.1
‑
Ra0.8。6.根据权利要求1所述的一种钛基合金的溅射靶材的制备方法，其特征在于：所述原料包括钛粉和增强粉；所述增强粉为硅粉、铬...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤戈，岳万祥，魏铁峰，张欠男，张学华，李建奎，
申请(专利权)人：涿州安泰六九新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：