[发明专利]一种磁控溅射Co－Cr－Ta合金靶的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金制备领域，特别涉及一种磁控溅射Co-Cr-Ta合金靶的制造方法。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，磁记录媒体向着大存贮量、高密度发展，早在80年代就提出垂直磁记录模式，CoCr、CoCrPt、CoCrTa和CoCrPtTa是主要的磁记录介质。由于磁控溅射方法镀出的膜纯度高，结构控制精确，而成为沉积高质量磁性薄膜来制造磁性元器件广泛采用的方法。但是，磁控溅射沉积磁性薄膜存在着铁磁性靶材难以正常溅射的问题，这一困难阻碍了高性能磁性薄膜和器件的生产和应用。要解决这一难题，方法之一就是提高铁磁性靶材的透磁率(PTF，Pass Through Flux)。

目前，制造磁控溅射Co-Cr-Ta合金靶的方法主要有两种：

1、粉末烧结法

该方法是先将原料真空感应熔炼，然后采用快淬法制成薄带，破碎成粉末，在高温、高压下烧结，再经机加工成成品。

该方法的优点是：成分分布均匀，成分控制准确。缺点是：在破碎和烧结过程中，不可避免的会引入杂质，工艺流程较长，产品密度和磁透率较低。(JP Patent Number：308080/1992)

2、真空感应熔炼法

该方法是将原料真空感应熔炼，铸锭，然后经锻造，轧制(或铸锭直接轧制)，最后机加工成成品。

该方法的优点是：工艺流程较短，引入的杂质较少，磁透率较粉末法制造的高。该方法的缺点是：工艺要严加控制，否则主成分偏差大，磁透率仍然较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成品成分控制精确，分布均匀，成品的纯度高，密度大、磁透率高的磁控溅射Co-Cr-Ta合金靶材的制造方法。

根据上述目的，本发明整体的技术方案为：采用真空感应熔炼法，调整配料比例并固定熔炼工艺，保证成分控制精确；采用变形加工和热处理的办法提高产品的密度和磁透率。

根据上述目的和整体的技术方案，本发明具体的技术方案是用真空感应熔炼工艺制备Co-Cr-Ta合金，即通过配料、熔炼、铸锭、锻造、轧制、热处理，然后机加工制成成品，具体步骤如下：

1、配料：按配料比例称取电解Co、Cr和Ta金属块。原材料纯度在99.9％以上，合金成分wt％范围为：Co 73-88％，Cr 8-25％，Ta 2-6％；

2、熔炼、铸锭：将称好的金属块放入真空感应熔炼炉坩埚中，按通常的冶炼工艺冶炼，精炼时间为9～13分钟，当钢水温度达到液相线以上50～150℃时浇铸；

3、锻造：将熔炼所得锭坯放在马弗炉中，在1000～1200℃保温1～1.5小时后锻造成规定尺寸的板坯；

4、轧制：将上述锻造后的板坯放入轧钢专用的马弗炉中，在1100～1300℃保温1～1.5小时后轧制成规定尺寸的板坯；

5、热处理：将轧制好的板坯放入热处理炉中，热处理炉的均温区一定要大于处理产品的长度，在700～1000℃保温4～10小时；然后迅速取出放入冰盐水中进行淬火；

6、机加工：将热处理后的Co-Cr-Ta合金板坯按尺寸要求机加工，先线切割成规定尺寸的圆片，再用车床车成符合尺寸精度的Co-Cr-Ta合金靶材。

该工艺流程为用真空感应熔炼工艺制备Co-Cr-Ta合金，即要通过配料、熔炼、铸锭、轧制、热处理，然后机加工制成成品，具体步骤如下：

A、配料：按配料比例称取电解Co、Cr和Ta金属块。原材料纯度在99.9％以上，合金成分wt％范围为：Co 73-88％，Cr 8-25％，Ta 2-6％；

B、熔炼、铸锭：将称好的金属块放入真空感应熔炼炉坩埚中，按通常的冶炼工艺冶炼，精炼时间为9～13分钟，当钢水温度达到液相线以上50～150℃时进行浇铸；

C、轧制：将上述铸锭放入轧钢专用的马弗炉中，在1100～1300℃保温1～1.5小时后轧制成规定尺寸的板坯；

D、热处理：将轧制好的板坯放入热处理炉中，热处理炉的均温区一定要大于处理产品的长度，在700～1000℃保温4～10小时；然后迅速取出放入冰盐水中进行淬火；

E、机加工：将热处理后的Co-Cr-Ta合金板坯按尺寸要求机加工，先线切割成规定尺寸的圆片，再用车床车成符合尺寸精度的Co-Cr-Ta合金靶材。