一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钨板生产技术领域，特别涉及一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用。其中，一种离子注入用纯钨板由纯钨粉经压制、烧结、再结晶轧制及去应力退火后制得，所述离子注入用纯钨板金相组织为长条纤维态。本发明专利技术提供的离子注入用纯钨板采用纯钨粉经压制、烧结、轧制及去应力退火后制得金相组织形态为长条纤维态的离子注入用纯钨板。硬度适中，微观组织均匀。在相同切削工艺下，其刀损仅为细晶型纯钨板的25％，粗大晶型纯钨板的40％，机加工性能优秀铣削性能优异。同时本发明专利技术提供的离子注入用纯钨板的制为部件后铣削边缘无崩口、毛刺、缺角；表面光滑，无明显杂乱刀痕；沉头孔内壁光滑，底部无卷边崩口使用性能优秀。底部无卷边崩口使用性能优秀。底部无卷边崩口使用性能优秀。

【技术实现步骤摘要】
一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钨板生产
，特别涉及一种离子注入用纯钨板及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纯钨板是半导体领域的离子注入机中的重要组成部分，半导体离子注入技术是一种材料表面改性高新技术，在当代制造大规模集成电路中，可以说是一种必不可少的技术。而用厚度(2～10mm)的钨板经过精密加工制作的钨器件主要用于半导体离子注入机的离子源系统，起到约束、屏蔽电离射线的作用，是制作离子源系统的关键部件。
[0003]中国半导体材料市场近年来呈现高速增长趋势，国际知名公司也加大在中国的采购计划。半导体设备用钨器件的发展空间是十分广阔的。加之离子注入设备国产化是大趋势，目前离子注入用钨板加工主要难点为铣削具损耗大，成本高。其主要生产工艺是以钨金属粉末为原料，采用粉末冶金方法制坯然后再经过轧制形变加工，最后再通过精密机加工技术加工成相应形状和尺寸要求的钨零部件，其加工的形状复杂，不仅对精度有着苛刻的要求，对外观质量和使用效果也要求严格。因此需要一种铣削性能优良、加工成本低并且性能稳定的纯钨板，以解决目前纯钨板铣削刀具损耗高，纯钨板使用性能不佳等问题，方能推进离子注入设备国产化进程。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中纯钨板铣削性能不足、刀具损耗高，纯钨板使用性能不佳等问题，本专利技术提供一种离子注入用纯钨板，由纯钨粉经压制、烧结、再结晶轧制及去应力退火后制得，所述离子注入用纯钨板金相组织为长条纤维态。
[0005]在一实施例中，所述长条纤维态金相组织长宽比大于10:1，长度大于200um。
[0006]在一实施例中，所述压制过程采用冷等静压压制，压制最高压力220～230MPa，保压时间50～70s。
[0007]在一实施例中，所述烧结过程采用中频烧结，烧结最高温度2200℃，于最高温下保温15～20h。优选的，烧结密度≥18.8g/cm3。
[0008]在一实施例中，所述再结晶轧制为轧制过程中进行再结晶退火，退火温度为1600
±
100℃，保温时间1～2小时。
[0009]在一实施例中，所述轧制过程采用650轧机，对烧结坯进行交叉轧制，开坯阶段加热温度1500℃
±
50℃保温1～2小时，首道变形量30％；后续道次按照1400
±
50℃保温10分钟，每次变形量10％；变形量达到50％时，进行一次再结晶退火，退火温度为1600
±
100℃，保温时间1～2小时，再结晶退火后再按10％变形量轧制目标规格，直到轧制完成。
[0010]在一实施例中，所述纯钨粉纯度≥99.98％，平均粒度为3～4um。优选的，纯钨粉采用厦门虹鹭钨业生产纯钨粉。
[0011]在一实施例中，所述去应力退火温度1300℃
±
100保温时间2～3小时。
[0012]本专利技术还提供一种制备如上任意所述的离子注入用纯钨板的制备方法，步骤如下：
[0013]S1、选择纯度≥99.98％、平均粒度为3～4um的纯钨粉；
[0014]S2、将纯钨粉放入模具，采用冷等静压压制生胚，压制其最高压力220～230MPa，保压时间50～70s；
[0015]S3、对压制后的生胚进行中频烧结，烧结最高温度2200℃，在氢气气氛环境中于最高温下保温15～20h，制得烧结胚；优选的，烧结密度≥18.8g/cm3；
[0016]S4、轧制过程采用650轧机，对烧结坯进行交叉轧制，开坯阶段加热温度1500℃
±
50℃保温1～2小时，首道变形量30％；后续道次按照1400
±
50℃保温10分钟，每次变形量10％；变形量达到50％时，进行一次再结晶退火，退火温度为1600
±
100℃，保温时间1～2小时，再结晶退火后再按10％变形量轧制目标规格，直到轧制完成；
[0017]S5、轧制完成后采用马弗炉进行去应力退火，在1300℃下保温2小时，即制得所述离子注入用纯钨板。
[0018]本专利技术还提供一种如上任意所述的离子注入用纯钨板或如上任意所述的制备方法所制备的离子注入用纯钨板在离子注入领域的应用。
[0019]基于上述，与现有技术相比，本专利技术提供的离子注入用纯钨板采用纯钨粉经压制、烧结、轧制及去应力退火后制得金相组织形态为长条纤维态的离子注入用纯钨板。硬度适中，微观组织均匀。在相同切削工艺下，其刀损仅为细晶型纯钨板的25％，粗大晶型纯钨板的40％，机加工性能优秀铣削性能优异。同时本专利技术提供的离子注入用纯钨板的制为部件后铣削边缘无崩口、毛刺、缺角；表面光滑，无明显杂乱刀痕；沉头孔内壁光滑，底部无卷边崩口使用性能优秀。
[0020]本专利技术的其他特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
[0022]图1为实施例1的金相组织图；
[0023]图2为对比例1的金相组织图；
[0024]图3为对比例2的金相组织图；
[0025]图4为硬度对比图；
[0026]图5为实施例1铣削测试后刀片磨损情况图；
[0027]图6为对比例1铣削测试后刀片磨损情况图；
[0028]图7为对比例2铣削测试后刀片磨损情况图；
[0029]图8为实施例1铣削测试后表面情况图；
[0030]图9为对比例1铣削测试后表面情况图；
[0031]图10为对比例2铣削测试后表面情况图；
[0032]图11为铣削测试后粗糙度对比图；
[0033]图12为实施例1加工为部件后的主视图；
[0034]图13为图12后视图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本专利技术不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，本专利技术所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子注入用纯钨板，其特征在于：由纯钨粉经压制、烧结、再结晶轧制及去应力退火后制得，所述离子注入用纯钨板金相组织为长条纤维态。2.根据权利要求1所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述长条纤维态金相组织长宽比大于10:1，长度大于200um。3.根据权利要求1所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述压制过程采用冷等静压压制，压制最高压力220～230MPa，保压时间50～70s。4.根据权利要求1所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述烧结过程采用中频烧结，烧结最高温度2200℃，于最高温下保温15～20h。5.根据权利要求1所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述再结晶轧制为轧制过程中进行再结晶退火，退火温度为1600
±
100℃，保温时间1～2小时。6.根据权利要求5所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述轧制过程采用650轧机，对烧结坯进行交叉轧制，开坯阶段加热温度1500℃
±
50℃保温1～2小时，首道变形量30％；后续道次按照1400
±
50℃保温10分钟，每次变形量10％；变形量达到50％时，进行一次再结晶退火，退火温度为1600
±
100℃，保温时间1～2小时，再结晶退火后再按10％变形量轧制目标规格，直到轧制完成。7.根据权利要求1所述的离子注入用纯钨板，其特征在于：所述纯钨粉纯度≥99.98％，平...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷庚强，侯海涛，黄志民，周伟，孙元新，郑春财，
申请(专利权)人：厦门虹鹭钨钼工业有限公司，
类型：发明
国别省市：