[发明专利]金属合金的磁脉冲辅助铸造及由此制备的金属合金

说明书

临时申请的交叉参考

【0001】本申请要求美国临时专利申请序列号60/872,937的优先权，其于2006年12月4日提交，该申请的全部内容在此引入作为参考。

技术领域

【0002】本公开总体上涉及一种新型的铸造工艺，用于形成具有所需微结构且化学均匀性及韧性得以改善的改进金属合金。本公开对于沉积源的形成尤其有效，例如包含铁磁金属合金材料的高通量(pass-through flux，PTF)溅射靶，其应用于磁记录介质和磁光(MO)记录介质的生产。

背景技术

【0003】沉积源，如溅射靶，被广泛应用于形成金属、金属合金、半导体、陶瓷、介电质、铁电质以及金属陶瓷的薄膜的各种制造技术中。在溅射工艺中，用来自等离子体的离子对该材料源，即溅射靶，进行轰击，该离子从溅射靶的表面逐出或弹出原子或分子；该弹出的原子或分子沉积在基底上面从而形成薄膜涂层。溅射沉积技术广泛用于数据/信息存储以及检索薄膜介质的制造，如磁介质和磁光(MO)介质，以用于沉积下层、中间层、磁性层、电介质以及保护性覆盖层。在用于这种沉积工艺的溅射靶的制造中，期望生产能提供均匀薄膜、在溅射期间产生最小颗粒以及所需性能的溅射靶。高密度以及低孔隙率的溅射靶材料被认为是在溅射期间避免或至少最小化有害颗粒的产生所必需的。

【0004】在溅射靶的制备中利用的多种金属合金，例如，用于形成磁性记录介质的软磁下层(SUL)以及硬磁记录层的铁磁合金，一般在凝固后呈现柱形树枝状的微观结构。对具有这种铸造微观结构的合金铸锭进行热机械加工，以在冷或热加工后获得所需形状因子的无裂纹工件，遇到许多挑战。此外，在金属或石墨基铸模中进行铸造所固有的柱状生长导致不利的晶粒织构，这是考虑到沿磁化优选方向易于磁化，后者是决定磁辅助溅射靶如磁控靶的通量(PTF)特性的主要因素。此外，大尺寸的磁性合金铸件由于凝固过程的溶质偏析容易产生化学不均匀的铸锭。因此，多组分溅射靶材料的铸件通常限于小的形状因子，以使得凝固过程化学偏析的程度最小化，该行为又对生产率、产量以及批次间的再现性具有消极的影响。

【0005】另外，在溅射靶的制备中用于制备磁性和磁光(MO)记录薄膜介质的很多铁磁合金，尤其是含硼(B)的Co、Fe和Ni基的合金以及那些含难熔或稀土金属元素的合金，呈现出深度的共晶和包晶反应，且固有地在其铸态(as-cast)条件下易碎。尽管通过适当的铸模设计和补充的外部铸模冷却在铸态微观结构精化方面做了努力，但得到的合金仍缺乏韧性和化学均匀性。受散热——主要通过热传导——影响的凝固过程中树枝晶的成核和生长很大程度上由常规铸造过程中的热通量方向和热梯度决定。

【0006】从前述来看，显然需要一种改进的方法，用于制造具有所需微观结构及改进的化学均匀性和韧性的改进溅射靶材料。具体而言，显然需要改进的金属合金材料，用于形成沉积源，如用于制造磁记录介质和磁光(MO)记录介质的含有铁磁金属合金材料的高通量(PTF)溅射靶。

发明内容

【0007】本公开的一个优点在于一种改进的方法，其用于形成铸造铁磁金属合金。

【0008】本公开的另一个优点在于一种改进的铸造铁磁金属合金。

【0009】本公开的其他优点和其它特征将在随后的描述中列出，且其对于本领域具有普通技能的人员在查看随后内容之后部分地显而易见，或者可以从本公开的实施中领会到。本公开的优点可以如所附的权利要求所具体指出的那样被认识和获知。

【0010】按照本公开的一个方面，前述和其他的优点部分通过一种形成铸造铁磁金属合金的改进方法而获得，该方法包括给凝固过程中的熔融铁磁金属合金材料施加脉冲或振荡磁场，该熔融铁磁金属材料选自：(1)Co基(CoX)合金，其中X是选自Au、B、Ce、Cr、Cu、Dy、Er、Fe、Gd、Hf、Ho、La、Lu、Ni、Nb、Nd、P、Pt、Sc、Sm、Ta、Tb、Y、Zn以及Zr的至少一种元素；(2)Fe基(FeX)合金，其中X是选自Au、B、Ce、Co、Cr、Cu、Dy、Er、Gd、La、Lu、Nb、Nd、P、Pr、Pt、Sc、Sm、Ta、Tb、Th、Y以及Zr的至少一种元素；和(3)Ni基(NiX)合金，其中X是选自Au、B、Ce、Co、Cr、Cu、Dy、Er、Fe、Gd、Hf、La、Nd、Ni、P、Pt、Pr、Sc、Y、Yb和Zr的至少一种元素。

【0011】根据本公开的实施方式，本方法包括以下步骤：

(a)提供熔融金属合金材料；