一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，属于钨钼合金靶材制造技术领域，具体包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法


[0001]本专利技术属于钨钼合金靶材制造
，尤其涉及一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法
。

技术介绍

[0002]钨和钼为同一族元素，两种元素有很多相同点也有很多不同点
。
钼的熔点高
(
熔点为
2620℃)、
密度为
10.2g/cm3
，热膨胀系数为
(5.8
～
6.2)
×
10
‑
6/K
，具有高温强度较高
、
导热导电性能好等特点，常用于制备高温环境服役的零部件
。
钨是已知的最高熔点金属材料
(
熔点为
3410℃)
，密度为
19.35g/cm3
，热膨胀系数为
4.8
×
10
‑
6/K
，具有硬度高
、
密度高
、
导电性和导热性良好
、
抗电子腐蚀能力强等特性
。
随着技术的发展，单单一种材料的性能已经不能满足在高科技领域的应用了，需要将两者材料复合在一起发挥各自材料的优势
。
但是由于钨和钼材料的热膨胀系数不同，在生产制备过程中，经常出现断裂和界面裂纹等情况，使其材料无法实现完全复合，以至于无法制造出合格的钨钼合金复合材料
。
[0003]自上个世纪专利技术制造出医疗
CT/>机以来，其核心零件阳极旋转靶材就是由钨
‑
钼合金复合制造出来，同时该制造技术一直由国外垄断
。
近些年国内很多科技工作人员也在研究钨钼复合材料的制备技术，例如合肥工业大学的黄昊等技术人员，通过
SPS
烧结技术制备出钨钼复合靶材，其技术发表于
《
基于制备钨钼复合靶材的
SPS
烧结连接
》
论文中，但是他们仅仅只是通过烧结无法制备出高致密度的钨钼合金材料，同时该类办法效率低成本高
。
同时洛阳高新四丰电子有限公司的专利技术专利一种钼钨合金溅射靶材的制备方法中提到一种采用钼粉，钨粉以及三氧化钨粉复合的一种钨钼复合靶材，该靶材只有钨钼两种复合，未形成“三明治”结构复合靶材
。
金堆城钼业股份有限公司朱琦等研究人员通过热压烧结的方法也制造除了一种钨钼双金属靶材，但是该靶材也未实现“三明治”结构靶材的复合，同时仅仅靠烧结无法达到完全致密化，并且也存在效率低成本高的问题
。
因此要实现钨钼合金靶材的制备，必须解决烧结过程开裂问题，同时要解决在后续锻造致密化钨钼断裂的问题，只有这样材料实现高质量钨钼复合靶材的制造
。
[0004]本专利技术提供了一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，该方法实现了三明治结构钨钼合金靶材的制造，同时解决了在烧结过程和锻造过程因热膨胀系数不同造成的界面开裂的问题，最终通过精密加工实现该靶材的制造
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为了解决由于钨和钼材料的热膨胀系数不同，在生产制备过程中，经常出现断裂和界面裂纹等情况，使其材料无法实现完全复合，以至于无法制造出合格的钨钼合金复合材料的问题，而提出的一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1、
将钼合金粉放入特定的模具中压坯成型为凹型坯块，然后再将坯块放入另外
一个压型模具中，在凹槽内装入钨合金粉压实，并在钨粉上面覆盖一层钼粉层后压实粉后压实；
[0009]S2、
在钨合金粉表面装入钼合金粉，在一定压力作用下压实成型为坯块，坯块为三明治结构状；
[0010]S3、
将三明治结构状的坯块取出，并在一定时间内对其进行高温烧结；
[0011]S4、
对三明治结构状的坯块进行精密锻造；
[0012]S5、
对三明治结构状的坯块进行机械加工，调整靶材钨合金和钼合金的界面平行度
。
[0013]作为上述技术方案的进一步描述：
[0014]所述
S2
中，设置压力在
50MPa
以上，其中纯钼凹坯采用
150Mpa
压力压型，中间纯钨层和上层纯钼采用
100Mpa
压型
。
[0015]作为上述技术方案的进一步描述：
[0016]所述
S3
中，控制烧结温度在
1800
‑
2300℃
，烧结时间为8‑
24h
，其中
2300℃
为纯钨和纯钼的“三明治”结构靶材烧结温度，
1800
‑
2300℃
为不同合金成分的烧结温度区间
。
[0017]作为上述技术方案的进一步描述：
[0018]所述
S3
中，在三明治结构状下，钨合金周围为钼合金，材料在烧结致密化过程中，钼合金收缩较钨合金快，烧结过程在钼紧贴钨合金收缩，使得两者结合强度大大提高，同时界面不会出现裂纹
。
[0019]作为上述技术方案的进一步描述：
[0020]所述
S4
中，控制锻造温度为
1200
‑
1600℃
，锻造变形量在
20
％
‑
25
％之间，其中
1550℃
为纯钨和纯钼复合材料的锻造温度，三明治结构材料在锻造过程中由于钨合金周围被钼合金包裹，在变形过程钼合金带动钨合金同时变形，进而避免了锻造开裂的问题
。
[0021]作为上述技术方案的进一步描述：
[0022]所述
S5
中，将靶材钨合金和钼合金的界面平行度控制在
0.01mm
以上精度，表面粗糙度在
0.4
以下
。
[0023]作为上述技术方案的进一步描述：
[0024]所述
S2
中，三明治”结构靶材是由钼合金
‑
钨合金
‑
钼合金组成的合金材料靶材，上下两侧的钼合金可以是相同合金成分或者不同的合金成分，钼合金为
TZM
合金，主要采用钼粉，氢化锆，氢化钛粉按照比例混合；钨合金采用钨粉和徕粉按照比例混合
。
[0025]作为上述技术方案的进一步描述：
[0026]所述钼合金成分包括钼，锆，钛，铪，碳，稀土元素或稀土氧化物的一种成分或者多种成分组成；钨合金成分包括钨，徕，钛，镍，稀土元素或稀土氧化物的一种成分或者多种成分组成
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、
将钼合金粉放入特定的模具中压坯成型为凹型坯块，然后再将坯块放入另外一个压型模具中，在凹槽内装入钨合金粉，并在钨粉上面覆盖一层钼粉层后压实粉后压实；
S2、
在钨合金粉表面装入钼合金粉，在一定压力作用下压实成型为坯块，坯块为三明治结构状；
S3、
将三明治结构状的坯块取出，并在一定时间内对其进行高温烧结；
S4、
对三明治结构状的坯块进行精密锻造；
S5、
对三明治结构状的坯块进行机械加工，调整靶材钨合金和钼合金的界面平行度
。2.
根据权利要求1所述的一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，其特征在于，所述
S2
中，设置压力在
50MPa
以上，其中纯钼凹坯采用
150Mpa
压力压型，中间纯钨层和上层纯钼采用
100Mpa
压型
。3.
根据权利要求1所述的一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，其特征在于，所述
S3
中，控制烧结温度在
1800
‑
2300℃
，烧结时间为8‑
24h
，其中
2300℃
为纯钨和纯钼的“三明治”结构靶材烧结温度，
1800
‑
2300℃
为不同合金成分的烧结温度区间
。4.
根据权利要求1所述的一种三明治结构钨钼合金靶材的制造方法，其特征在于，所述
S3
中，在三明治结构状下，钨合金周围为钼合金，材料在烧结致密化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀龙，朱哲，
申请(专利权)人：陕西晨盛宏远新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：