[发明专利]一种高致密铬钨合金靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金材料制备技术领域，特别涉及一种高致密铬钨合金 靶材的制备方法。

背景技术

随着材料科学的不断发展，材料的结构向二维方向发展为充分发挥材料 潜能提供了一种重要途径。薄膜科学是开发新材料和新器件非常重要的领域。 高技术材料由体材向薄膜转移，从而使镀膜器件迅速发展起来。

靶材是表面镀膜技术中的关键材料，靶材性能的优劣直接影响薄膜性能 的好坏，而靶材的性能主要由靶材生产工艺决定。目前靶材生产方法主要有 熔炼法和粉末冶金法。熔炼工艺能生产多数金属靶材，但少数靶材由于合金 成分熔点差距太大、靶材要求严格控制晶粒尺寸等因素而只能采用粉末冶金 工艺制备。

热等静压技术是利用高温及高压，使一个密封的容器内材料致密化的一 种工艺。由于该技术是以高压惰性气体为工作介质，在工件表面均匀施压， 对工件任意表面产生相同的作用，可提高材料内部密度均匀性。由于制备材 料上的优越性，热等静压广泛应用于消除铸件缺陷，粉末冶金致密化等过程。

铬的熔点为1860℃，钨的熔点为3407℃，由于铬、钨两种金属熔点温度 相差巨大，在普通设备条件下，采用常规冶金的方法制备铬钨合金是无法实 现的。普通烧结的方法可以制备出铬钨合金，但材料的孔隙率太高，相对密 度无法达到靶材的使用要求。

目前，国内外主要采用热压烧结进行CrW靶材的生产；但是由于受生产 工艺限制难以制得组织致密、尺寸规格大的靶材产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种致密性好，无内部缺陷，组织均匀，晶粒细 小，规格尺寸大的铬钨合金靶材及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种铬钨合金靶材，包括以下原子百分比的成分：铬80～99％，钨1～ 20％。

进一步地，所述铬钨合金靶材包括以下原子百分比的成分：铬90％，钨 10％。

进一步地，所述合金靶材的相对密度不低于99％，平均晶粒尺寸不大于 50μm。

本发明的目的是通过以下另一技术方案实现的：

所述铬钨合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将钨粉进行还原处理，得到还原后的钨粉；

步骤二，将所述还原后的钨粉和铬粉制备得到预合金粉末；

步骤三，将所述预合金粉末原料进行装包套处理，得到装满的包套；

步骤四，将所述装满的包套进行脱气处理，得到脱气后的包套；

步骤五，对所述脱气后的包套进行热等静压处理，得到压制后的锭坯， 再去除包套得到压制后的坯料；

步骤六，将所述压制后的坯料进行机加工处理，得到所述铬钨合金靶材。

进一步地，在所述步骤二中，所述预合金粉末是所述还原后的钨粉与铬 粉进行磨粉处理得到的；优选地，所述磨粉处理采用高能球磨制粉处理。

进一步地，所述高能球磨制粉处理处理，是指于惰性气体保护条件下在 高能球磨机中混合4-24h。

进一步地，所述预合金粉末的平均粒径不大于50μm。

进一步地，在所述步骤一中，所述还原处理是在850～950℃下通入氢气。

进一步地，在所述步骤四中，所述脱气处理的温度为300～500℃，时间 为5～30h；优选地，所述脱气处理时的真空度控制在10^-1Pa～10^-4Pa。

进一步地，在所述步骤五中，所述热等静压处理的保温温度为1250～ 1450℃，保温时间为2～5h，压力为120～150MPa。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过使用热等静压工艺提供的CrW合金靶材具有致密度高(相 对密度不小于99％)、无气孔、疏松和偏析等内部缺陷，组织均匀，晶粒细 小(平均晶粒度即平均晶粒尺寸不大于50μm)等优点。

2、本发明的靶材由于采用高能球磨工艺制取预合金粉末，所以可以制得 混合均匀的CrW预合金粉末，又由于热等静压工艺自身的优势，通过对原材 料质量的控制，可以制得杂质元素含量低，靶材纯度高、致密度高、晶粒细 小、显微组织均匀的靶材料坯。

3、由于本发明采用热等静压工艺，靶材尺寸仅受热等静压设备工作室尺 寸的限制，所以可以实现靶材尺寸大型化，靶材最大尺寸可以做到1701mm。