一种通过大强度电流生产铝钛合金靶材的方法技术

一种通过大强度电流生产铝钛合金靶材的方法，系采用如下步骤制得产品：１、采用钛粉和铝粉，钛粉重量比为５～７５％，其余为铝粉；２、均匀混合４～１６小时后倒入模具；３、将模具置于加热机正、负极基板之间施加５０００～２５０００Ａ电流和５Ｖ电压。升温达４００～５２０℃时，保温５～２０分钟。温升到８００～１２００℃实施１０～３０分钟烧结；４、置入６００～１２００℃电阻炉加热４～６小时，冷却，脱模得成品。本发明专利技术采用可获得大电流的装置，利用大电流使铝粉和钛粉发热，施以压力，使铝和钛自身反应产出铝钛合金靶材。产品的致密度＞９９％，晶粒尺寸≤１００μｍ、成本低，完全能满足大规模产业化生产的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金加工领域的金属表面镀膜材料，尤其涉及一种铝钛合金靶材 的生产方法。
技术介绍
铝钛合金是一种新型的真空镀膜用合金溅射靶材，在该合金中，通过调配铝与钛 的含量可以获得不同特性的铝钛合金靶材，如配合氮气放电起弧实施溅射，可以获得高硬 度低摩擦系数表面膜，特别适合各种刀具、模具和其它易损件的表面层涂，因此用途广泛。 但其制备很困难，这是因为在不同的成分配比条件下，铝和钛之间可以形成多种金属间化 合物，如Ti3Al、TiAl, TiAl2, TiAl3等，这些金属间化合物的存在导致了铝钛合金的加工脆 性，特别是合金中铝的含量超过50%时，合金的氧化性骤然提高，传统条件下很快就会氧化 甚至燃烧。而且，合金化过程是一个放热膨胀的过程，往往造成孔隙率高，氧化严重的后果， 无法满足靶材要求。因此，同时也造成了工艺流程的复杂化。国内专利200710303869. 3提 供了一种采用热等静压制备粉末冶金钛铝靶材的工艺，该工艺采用热等静压手段，流程长， 要求高，然而制作出来的材料性能却不稳定，而且成本过高。而其他一些文献报道的工艺， 有在铸造过程中产生气泡、疏松和偏析的；有成分与组织的均勻性难以保证，导致品质不稳 定，而且铝含量超过50%就无法制备，工业应用规模大受限制的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服上述技术的缺陷，提供一种通过大强度电流生 产铝钛合金靶材的方法。该方法能针对铝钛合金靶材尤其是铝含量超过50%的铝钛合金靶 材的特点和应用需求制备出高质量的铝钛合金靶材。本专利技术的技术解决方案是，所述系 采用如下原料和工艺步骤制得铝钛合金靶材1、采用铝粉和钛粉配料获得坯料，其中钛粉的重量百分比为5 75%，其余为铝 粉。所采用的钛粉的粒度范围为10 ΙΟΟμπι，纯度彡99. 5%，氧含量< 500ppm ；铝粉的粒 度范围为10 50 μ m，纯度彡99. 5%，氧含量彡500ppm ；2、将步骤1所得坯料投入混料机中均勻混合4 16小时后，倒入模具中振动均 勻；3、将步骤2所得装有混合均勻的坯料的模具置于加热机电路的正极基板与负 极基板之间，通过该电器电源的正极基板与负极基板向模具中的粉末坯料施加5000 25000A电流和5V左右的电压。通过电极对模具中的铝粉与钛粉混合坯料施加压力以使坯 料粉末致密化，收到抑制铝和钛在化合反应时产生过大体积膨胀的效果。压力范围为5 50Mpa。所施加之大强度电流使模具中的铝粉与钛粉混合坯料加热升温达400 520°C时， 保温5 20分钟，排出粉末间气体并脱去成型剂。然后，加大电流强度，温度快速上升到 800 1200°C实施10 30分钟烧结，使模具内的钛粉与铝粉混合坯料烧结成型即为铝钛合金靶材半成品。4、连同模具一起将步骤3所得铝钛合金靶材半成品置入预先设定的600 1200°C的电阻炉中加热4 6小时，关炉，随炉自然冷却至室温，脱模，即得烧结成型的铝钛合金靶 材成品。本专利技术的有益效果是，如上所述，采用了 一种可以通过获得大电流的装置。该装置 通过大电流输入到装有铝粉和钛粉的坯料中，利用大电流的能量使铝粉和钛粉发热，同时， 施加5 50MPa压力，由铝粉和钛粉发生化合反应时自身产生的大量热能，使铝和钛自身发 生反应生产出铝钛合金靶材。具体实施例方式实施例1 1、取钛粉5公斤、铝粉95公斤配料得坯料，钛粉与铝粉的粒度均为ΙΟμπι，纯度均 彡99. 5%，氧含量均彡500ppm ；2、将步骤1所得坯料投入混料机中均勻混合4小时后倒入模具中振动均勻；3、将步骤2所得装有混合均勻的坯料的模具置于中国长沙永腾金属材料有限责 任公司生产的TL-2000单相加热机电路的正极基板与负极基板之间，通过该电器电源的正 极基板与负极基板向模具中的粉末坯料施加5000A电流和5V电压。通过电极对模具中的 坯料施加5MPa压力使坯料加热升温达400°C时保温5分钟。然后加大电流强度，温度快速 上升到80(TC实施10分钟烧结，使坯料烧结成型。4、连同模具一起将步骤3所得铝钛合金靶材半成品置入600°C电阻炉中加热4小 时，关炉，随炉自然冷却至室温，脱模，得铝钛合金靶材成品。实施例2:1、取钛粉75公斤、铝粉25公斤配料得坯料，其中钛粉的粒度为ΙΟΟμπι，铝粉的粒 度为50 μ m。钛粉与铝粉的纯度均彡99. 5%，氧含量均彡500ppm ；2、将步骤1所得坯料投入混料机中均勻混合16小时后倒入模具中振动均勻；3、将步骤2所得装有混合均勻的坯料的模具置于中国长沙永腾金属材料有限责 任公司生产的TL-2000单相加热机电路的正极基板与负极基板之间，通过该电器电源的正 极基板与负极基板向模具中的粉末坯料施加25000A电流和5V电压。通过电极对模具中的 坯料施加50MPa压力使坯料加热升温达520°C时保温20分钟。然后加大电流强度，温度快 速上升到120(TC实施30分钟烧结，使坯料烧结成型。4、连同模具一起将步骤3所得铝钛合金靶材半成品置入1200°C电阻炉中加热6小 时，关炉，随炉自然冷却至室温，脱模，得铝钛合金靶材成品。以上所获铝钛合金靶材成品，致密度>99%，晶粒尺寸< ΙΟΟμπι、成分均勻，成本 低，完全能够满足大规模产业化生产的要求。权利要求，该方法系采用如下原料和工艺步骤制得铝钛合金靶材1、采用钛粉和铝粉配料获得坯料，其中钛粉的重量百分比为5～75％，其余为铝粉，所采用的钛粉的粒度范围为10～100μm，纯度≥99.5％，氧含量≤500ppm；铝粉的粒度范围为10～50μm，纯度≥99.5％，氧含量≤500ppm；2、将步骤1所得坯料投入混料机中均匀混合4～16小时后，倒入模具中振动均匀；3、将步骤2所得装有混合均匀的坯料的模具置于加热机电路的正极基板与负极基板之间，通过该电器电源的正极基板与负极基板向模具中的铝粉与钛粉混合坯料施加5000～25000A电流和5V的电压，通过电极对模具中的坯料施加压力以使坯料粉末致密化，压力范围为5～50Mpa，所施加之大强度电流使模具中的铝粉与钛粉混合坯料加热升温达400～520℃时，保温5～20分钟，排出粉末间气体并脱去成型剂，然后，加大电流强度，温度快速上升到800～1200℃实施10～30分钟烧结，使模具内的钛粉与铝粉混合坯料烧结成型即为铝钛合金靶材半成品；4、连同模具一起将步骤3所得铝钛合金靶材半成品置入预先设定的600～1200℃的电阻炉中加热4～6小时，关炉，随炉自然冷却至室温，脱模，即得烧结成型的铝钛合金靶材成品。1.)、采用钛粉和铝粉配料获得坯料，其中钛粉的重量百分比为5 75%，其余为铝粉，所 采用的钛粉的粒度范围为10 100 μ m，纯度> 99. 5%，氧含量彡500ppm ；铝粉的粒度范围 为10 50 μ m，纯度彡99. 5 %，氧含量彡500ppm ；2.)、将步骤1所得坯料投入混料机中均勻混合4 16小时后，倒入模具中振动均勻；3.)、将步骤2所得装有混合均勻的坯料的模具置于加热机电路的正极基板与负极基 板之间，通过该电器电源的正极基板与负极基板向模具中的铝粉与钛粉混合坯料施加 5000 25000A电流和5V的电压，通过电极对模具中的坯料施加压力以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过大强度电流生产铝钛合金靶材的方法，该方法系采用如下原料和工艺步骤制得铝钛合金靶材：１、采用钛粉和铝粉配料获得坯料，其中钛粉的重量百分比为５～７５％，其余为铝粉，所采用的钛粉的粒度范围为１０～１００μｍ，纯度≥９９．５％，氧含量≤５００ｐｐｍ；铝粉的粒度范围为１０～５０μｍ，纯度≥９９．５％，氧含量≤５００ｐｐｍ；２、将步骤１所得坯料投入混料机中均匀混合４～１６小时后，倒入模具中振动均匀；３、将步骤２所得装有混合均匀的坯料的模具置于加热机电路的正极基板与负极基板之间，通过该电器电源的正极基板与负极基板向模具中的铝粉与钛粉混合坯料施加５０００～２５０００Ａ电流和５Ｖ的电压，通过电极对模具中的坯料施加压力以使坯料粉末致密化，压力范围为５～５０Ｍｐａ，所施加之大强度电流使模具中的铝粉与钛粉混合坯料加热升温达４００～５２０℃时，保温５～２０分钟，排出粉末间气体并脱去成型剂，然后，加大电流强度，温度快速上升到８００～１２００℃实施１０～３０分钟烧结，使模具内的钛粉与铝粉混合坯料烧结成型即为铝钛合金靶材半成品；４、连同模具一起将步骤３所得铝钛合金靶材半成品置入预先设定的６００～１２００℃的电阻炉中加热４～６小时，关炉，随炉自然冷却至室温，脱模，即得烧结成型的铝钛合金靶材成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏，
申请(专利权)人：余鹏，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]