[发明专利]钛铝硅合金靶材的制备方法

说明书

本发明提供了一种钛铝硅合金靶材的制备方法。该方法包括：制备合金粉末、冷等静压处理、脱气处理、热等静压处理以及机加工步骤。本发明的钛铝硅合金靶材具有致密度高、无气孔和偏析，组织均匀，晶粒细小等优点，适用于多种刀具、模具涂层溅射使用。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料制备技术领域，特别涉及一种钛铝硅合金靶材的制备方法。

背景技术

自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。

在金属工模具材料的表面上镀一层TiN、TiCN、TiAlN膜层，来提高工具、模具的耐磨性能。目前已经开发出纯钛或者钛铝合金靶材来制备这种膜层。研究表明，使用纯钛或钛铝合金靶材制备的TiN、TiCN、TiAlN等膜层，在工、模具表面可以达到的表面硬度为2400-2800HV，摩擦系数为0.50-0.55，最高使用温度为400-600℃；但是为满足实际应用中对工、模具的性能更高的要求，还是需要开发性能更加优异的多元合金靶材。

在钛铝合金涂层的基础上加入硅元素可大大提高刀具涂层的性能，钛铝硅三元合金靶材的使用亦愈加广泛。在公开号CN102321833A的发明专利《一种铝钛硅合金靶材及其制备方法》中采用热压工艺制备了用于真空溅镀的铝钛硅合金靶材。但真空热压工艺生产靶材尺寸受设备尺寸限制，难以实现靶材大尺寸化，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，难以获得高质量高密度的靶材。

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钛铝硅合金靶材的制备方法。该方法可以实现高品质三元合金钛铝铬靶材的制备，而且制备的靶材具有良好的致密性，无气孔、无疏松和偏析，成分均匀，晶粒细小，规格尺寸大的特点。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种钛铝硅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采用雾化制粉方法制备合金粉末或者在混料机中直接将平均粒径符合要求的原料进行混合来制备合金粉末。当采用混料机进行平均粒径符合要求的原料的混合时，更优选为于真空或惰性气体保护条件下在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、50μm、90μm、145μm。制备所述合金粉末所用的原料金属钛的纯度优选为99.6%以上、金属铝的纯度优选为99.7%以上、硅的纯度优选为99.9%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、100MPa、140MPa、155MPa、168MPa、180MPa、190MPa；保压时间可以为10min、13min、15min、18min、20min。