[发明专利]铬铝合金靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金材料制备技术领域，特别涉及一种铬铝合金靶材的制备方法。

背景技术

自从20世纪60年代以来，经过近半个世纪的发展，刀具表面涂层技术已经成为提升刀具性能的主要方法。刀具表面涂层，主要通过提高刀具表面硬度，热稳定性，降低摩擦系数等方法来提升切削速度，提高进给速度，从而提高切削效率，并大幅提升刀具寿命。

刀具、工模具涂层经历了TiN、TiAlN等多个阶段，逐渐转化为CrN、CrAlN涂层，来提高工具、模具的耐磨性能。目前已经开发出纯铬或者铬铝合金靶材来制备这种膜层。CrAlN膜是采用铬铝合金靶材经过真空溅射镀在材料表面，该膜层可以达到2000HV以上的硬度，摩擦系数0.3，使用温度在700℃，具有银色的外观，应用领域十分广泛。发明专利0113153.9公开了一种铬铝合金的生产工艺，该工艺是采用铬粉和铝粉制成合金粉后，采用冷压成型压制，压力120-200MPa，保压时间2.5-3.5秒，该工艺的目的是制造一种用于铝合金材料的添加剂，最终再和铝熔化在一起，但该冷压成型工艺生产的是没有冶金结合的一种纯机械压制的铬、铝粉末混合体，无法满足靶材的使用要求。在公开号CN102363215A的发明专利申请中均采用热压工艺制备了用于真空溅镀的铬铝合金靶材。但靶材尺寸受设备限制，难以实现靶材大型化，且热压靶材内部相对密度不均匀，中间与边缘密度存在较大差别，难以获得高质量密度均匀的靶材。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种铬铝合金靶材的制备方法，采用该方法得到的靶材致密性好，无气孔、无疏松和偏析，成分均匀，晶粒细小，可实现大型化的铬铝合金靶材。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种铬铝合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，合金粉末的制备；

步骤二，对制备好的所述合金粉末进行冷等静压处理；

步骤三，对所述冷等静压处理后的料坯进行脱气处理；

步骤四，对所述脱气处理后的料坯进行热等静压处理；

步骤五，对所述热等静压处理后的料坯进行机加工，清洗后得到所需要的成品合金靶材。

在上述制备方法中，所述合金粉末的制备没有特别说明时可以采用本领域常规的方法，即采用本领域常规方法将原料制成合金粉末。作为一种优选方式，在所述步骤一中，所述合金粉末的制备可以是在混料机中直接将平均粒径符合要求的原料进行混合（即机械混合方法）来制备合金粉末。当采用混料机进行原料的混合时，更优选为于真空或惰性气体（比如高纯氩气）保护条件下在V型混料机中混合3-5h。

在上述制备方法中，作为一种优选方式，在所述步骤一中，所述合金粉末的平均粒径为30-150μm，示例性地，平均粒径可以为30-50μm、60-70μm、120-140μm、80-100μm、35μm、43μm、50μm、90μm、100μm、120μm、145μm。制备所述合金粉末所用的原料金属铬的纯度优选为99.9%以上、金属铝的纯度优选为99.7%以上。

在上述制备方法中，作为一种优选方式，在所述步骤二中，在20-200MPa压力下进行冷等静压处理，保压时间为10-30min。示例性地，所述冷等静压处理时的压力可以为22MPa、30MPa、40MPa、50MPa、65MPa、75MPa、100MPa、120MPa、140MPa、155MPa、168MPa、180MPa、190MPa、195MPa；保压时间可以为10min、13min、15min、18min、20min、25min、28min。

在上述制备方法中，作为一种优选方式，在所述步骤三中，所述脱气处理的温度为300-500℃，脱气时间为5-30h。示例性地，所述温度可以为305℃、320℃、350℃、370℃、400℃、425℃、450℃、480℃、495℃；所述脱气时间可以为5h、10h、20h、25h、28h。更优选地，所述脱气处理时的真空度控制在10^-1Pa～10^-4Pa，示例性地，真空度可以为10^-1Pa、10^-2Pa、10^-3Pa、10^-4Pa。