一种铝钪靶材的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铝钪靶材的制备方法，将金属铝和金属钪按一定比例进行混合熔炼，得铝钪合金，铝钪合金中钪含量为2at％或43at％；将铝钪合金进行粉碎处理，得铝钪合金粉末；将铝钪合金粉末按一定比例进行混合，得混合铝钪合金粉末；在氩气气氛保护下，将混合铝钪合金粉末进行热压处理，得铝钪模锭；将铝钪模锭进行加工，得铝钪靶材。其中，铝钪合金粉末相对于纯钪粉末和纯铝粉末，不易氧化，也不用考虑铝钪合金本身的偏析，大幅提高了铝钪靶材的品质。同时，通过只生产钪含量为43at％和钪含量为2at％的铝钪合金，再将两种钪含量不同的铝钪合金进行混合，就可以得到钪含量在2

【技术实现步骤摘要】
一种铝钪靶材的制备方法


[0001]本专利技术属于高性能铝钪靶材
，具体地，涉及一种铝钪靶材的制备方法。

技术介绍

[0002]5G射频滤波器，需要氮化铝钪(AlScN)提高压电性能。研究表明，掺杂35at％Sc的AlScN可以使压电性能(Keff2)提升至15.5％，是纯氮化铝(AlN)的keff2(6％)的2.6倍，其最大相对宽度也由3％提升至7.7％。而后者对于已经分配的新的更宽的5G带宽尤为重要，并能带来更多通信频段的益处。但是，当Sc掺入量超过43at％时，AlScN的晶格会由类似AlN的六方纤锌结构开始转变为类似氮化钪(ScN)的立方岩盐结构的晶相，而渐渐失去其压电性能。因此，Sc含量接近43at％的AlScN表现出最大的压电响应。在含氮气氛中，铝钪合金(AlSc)靶材能反应溅射制备出AlScN薄膜。由于Sc在铝中的溶解度极低，且合金体系中存在大量脆性金属间合金，因此制备AlSc合金溅射靶极具挑战性。金属间合金使得该体系在采用传统工艺制造时容易出现裂纹。
[0003]传统的粉末冶金方法生产铝钪靶材，是将高纯金属钪制粉末和高纯铝粉按一定比例混合，在气氛的保护下，采用热压或者热等静压，制成铝钪合金坯，再用数控机床加工成所要求精度的铝钪靶材。此方法的主要缺点是，不管是金属钪制粉，还是金属铝制粉，都不可避免的带来一定程度的氧化，钪粉和铝粉氧含量高(氧含量高达3000ppm左右)，导致铝钪靶材产品氧含量高，较难达到靶材使用要求。另外，钪粉和铝粉本身活性较高，若暴露在空气中，极易氧化，这给生产加工过程带来极大难度。
[0004]传统的熔铸法生产铝钪靶材，是将高纯铝和高纯钪按照要求的比例配置，在气氛保护下，在真空中频炉中进行熔炼，浇铸在模具中，然后加工到指定尺寸规格的铝钪合金靶材。另外，为尽可能提高靶材成分的均匀性，减少偏析，还需要辅助以多次熔炼、挤压锻打变形、退火热处理、热等静压等手段。熔铸法生产铝钪靶材显著的缺点是：钪含量越高，成分越不易均匀，偏析越严重。容易出现局部裂纹、夹杂等缺陷。产品命中率低，产品合格率偏低，造成制造成本高昂。本专利技术提供一种铝钪靶材的制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]本本专利技术的目的在于提供一种铝钪靶材的制备方法，解决现有技术中存在的制备的铝钪靶材产品合格率偏低、造成制造成本高昂的技术问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种铝钪靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一，将金属铝和金属钪按照一定比例进行混合熔炼，得铝钪合金，所述铝钪合金中钪含量为2at％或43at％；
[0009]步骤二，将得到的铝钪合金进行粉碎处理，得铝钪合金粉末；
[0010]步骤三，将得到的铝钪合金粉末按照一定比例进行混合，得混合铝钪合金粉末；
[0011]步骤四，在氩气气氛保护下，将得到的混合铝钪合金粉末进行热压处理，保温1
‑
3h
后，得铝钪模锭；
[0012]步骤五，将得到的铝钪模锭进行加工，得铝钪靶材。
[0013]进一步地,在所述步骤二之后还包括：
[0014]将得到的铝钪合金粉末输送至匀料机进行筛选后进行混合。
[0015]进一步地,所述粉碎处理的方式为球磨粉碎、气雾化粉碎或振动磨粉碎中的一种。
[0016]进一步地,所述铝钪合金粉末中氧含量小于100ppm。
[0017]进一步地,所述铝钪合金粉末的粒径为5
‑
35μm。
[0018]进一步地,所述铝钪靶材中钪含量为2
‑
43at％。
[0019]进一步地,所述热压处理的方式为真空热压或热等静压。
[0020]进一步地,所述热压处理的温度为550
‑
600℃；所述热压处理的压力为20
‑
100MPa。
[0021]进一步地,在所述步骤一中，所述混合熔炼是在氩气作为保护气，真空度为
‑
50至
‑
100Pa的真空中频炉或者真空悬浮炉中进行。
[0022]进一步地,在所述步骤五中，采用数控车床或者磨床磨削的方式对铝钪模锭进行加工。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]传统的粉末冶金制备铝钪靶材的方法是通过将钪粉和铝粉按一定比例混合后进行热压；其中，不管是纯钪粉末的生产，还是纯铝粉末的生产，都因粉末容易氧化，不易控制氧含量，使得最后制备的靶材氧含量偏高。本专利技术通过先制备两种钪含量不同的铝钪合金，再将两种钪含量不同的铝钪合金进行粉碎处理制备铝钪合金粉末，再将两种钪含量不同的铝钪合金粉末进行混合，得铝钪靶材。其中，铝钪合金粉末相对于纯钪粉和纯铝粉，不易氧化，大幅提高了铝钪靶材的品质。
[0025]此外，本专利技术提供的铝钪靶材制备方法，在生产铝钪合金时，不需要考虑铝钪合金本身的偏析，将铝钪合金进行粉碎处理后，只需要用混料机与不同钪含量的铝钪合金粉末再混合一下，就可以得到成分均匀的铝钪合金粉末了。同时，通过只生产钪含量为43at％的铝钪合金和钪含量为2at％的铝钪合金，再将两种钪含量不同的铝钪合金粉末进行混合，就可以得到钪含量在2
‑
43at％的铝钪靶材，因此企业可以先大批量生产钪含量为2at％的铝钪合金和钪含量为43at％的铝钪合金，再根据客户需求，进行不同钪含量的铝钪靶材的生产，可以缩短生产时间，降低生产成本，提高效益。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施方式
[0028]一种铝钪靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一，将金属铝和金属钪按照一定比例进行混合熔炼，得铝钪合金，铝钪合金中钪含量为2at％或43at％；
[0030]步骤二，将得到的铝钪合金进行粉碎处理，得铝钪合金粉末；
[0031]步骤三，将得到的铝钪合金粉末按照一定比例进行混合，得混合铝钪合金粉末；
[0032]步骤四，在氩气气氛保护下，将得到的混合铝钪合金粉末进行热压处理，保温1
‑
3h后，得铝钪模锭；
[0033]步骤五，将得到的铝钪模锭进行加工，得铝钪靶材。
[0034]具体的，金属铝纯度为99.99％：金属钪锭纯度为99.9％。可以理解的是，保温时间可以在1
‑
3h区间内取任意值。具体的，保温时间可以为1、2或3h。
[0035]进一步地,在步骤二之后还包括：
[0036]将得到的铝钪合金粉末输送至匀料机进行筛选后混合。
[0037]进一步地,粉碎处理的方式为球磨粉碎、气雾化粉碎或振动磨粉碎中的一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝钪靶材的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤一，将金属铝和金属钪按照一定比例进行混合熔炼，得铝钪合金，所述铝钪合金中钪含量为2at％或43at％；步骤二，将得到的铝钪合金进行粉碎处理，得铝钪合金粉末；步骤三，将得到的铝钪合金粉末按照一定比例进行混合，得混合铝钪合金粉末；步骤四，在氩气气氛保护下，将得到的混合铝钪合金粉末进行热压处理，保温1
‑
3h后，得铝钪模锭；步骤五，将得到的铝钪模锭进行加工，得铝钪靶材。2.根据权利要求1所述的一种铝钪靶材的制备方法，其特征在于,在所述步骤二之后还包括：将得到的铝钪合金粉末输送至匀料机进行筛选后混合。3.根据权利要求1所述的一种铝钪靶材的制备方法，其特征在于,所述粉碎处理的方式为球磨粉碎、气雾化粉碎或振动磨粉碎中的一种。4.根据权利要求1所述的一种铝钪靶材的制备方法，其特征在于,所述铝钪合金粉末中氧含量小于100ppm。5.根据权利要求1所述的一种铝钪靶材的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安军，
申请(专利权)人：湖南金坤新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：