[发明专利]一种Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn合金靶材的制备方法

说明书

一种Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn合金靶材的制备方法，属于粉末冶金技术领域。本发明解决了目前合金靶材加工过程中原料易氧化、原料间结合力差、浸润不良而导致靶材致密度低、机械加工及成型性能差等问题，本发明选择纯度大于99.9％的Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn块状金属，按照原子等摩尔比比例进行配比混合，在非自耗真空熔炼炉中，对混合后的合金原料进行熔炼、粉末化、粉末化烧结及热等静压处理，冷却出炉后获得Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn合金靶材。本方法可广泛用于金属‑氧化物复合材料的制造，并适合进行连续性的工业化生产。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种新型合金-高熵合金靶材制备方法。

背景技术

高熵合金是由五种及以上金属、非金属元素按照等摩尔或近等摩尔比，而制备的一种新型多主元、高混合熵的合金，其具有优良的力学、化学、电磁学以及高温抗氧化等优点，尤其在磁记录介质领域中的应用，越来越展示出其优越性。

近些年，随着电子计算机行业的突飞猛进，微电子半导体集成电路、薄膜混合集成电路、片式元器件、特别是硬盘、光盘及液晶平面显示器LED等行业也得到了飞跃式发展。然而这些行业中，都需要不同的材质的薄膜，来达到不同的光、电、磁等性能要求。而电子行业中薄膜的制备的主要途径之一，即为靶材的磁控溅射法，制备出各种不同材质的薄膜。

公布于2010年12月29日、专利号CN101928851A的中国发明专利《含硼靶材及其制作方法、薄膜、磁记录媒体》，该专利公开了一种含硼靶材的制备方法：通过制备Co-Cr预合金粉，随后将预合金粉与硼粉及氧化物进行混合、过筛、预压成型、真空热压烧结制备出Co-Cr-B一氧化物靶材和Co-Cr-Pt-B一氧化物靶材，其中Co-Cr的加入能有效的抑制硼化物粗大组织的产生。但是笔者认为，其不足之处在于，对粉末混合物处理过程中的过筛处理，同样也能避免粗大硼化物的产生，进而不能充分揭示“Co-Cu的加入能有效的抑制硼化物粗大组织的产生”这一结果，同时由于起始粉末粒度及破碎效率不同，有可能导致过筛后的成分与预定目标成分有一定差异。

同时在传统靶材的制备过程中，往往直接采用混粉和压制成型工艺，在此制造工艺中通常会遇到氧化物与其它成分结合不好，浸润不良等问题，最终造成制备出的靶材缺陷多、致密度低、机械加工及成型性能差等问题。通过对相关文献的检阅，暂未发现结合合金熔炼、合金球磨以及粉末压制烧结工艺，来制备靶材的相关报道。

发明内容

针对目前合金靶材加工过程中原料易氧化、原料间结合力差、浸润不良而导致靶材致密度低、机械加工及成型性能差等问题，本发明提供了一种Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn合金靶材的制备方法，其制备过程按下列步骤进行：

该方法包括下述工艺流程：

(1)原材料的选择与配比：分别选择纯度大于99.9％的Fe、Al、Co、Cu、Cr、Mn块状金属，按照原子等摩尔比比例进行配比混合，获得合金原料；

(2)合金熔炼：在非自耗真空熔炼炉中，对混合后的合金原料进行熔炼处理，获得合金铸锭；

(3)合金铸锭的粉末化：将熔炼完成的合金铸锭，经粉末化处理后获得合金粉末；

(4)粉末烧结处理：对合金粉末进行烧结处理；

(5)热等静压处理：将步骤(4)获得的烧结后的合金粉末进行热等静压处理，然后出炉获得合金靶材。

优选地：

步骤(2)所述熔炼在1个大气压氩气氛围中进行，熔炼电流为250A，处理次数为5-8次。

步骤(3)所述粉末化处理的方法为机械冲压细化法和机械球磨法，机械球磨法采用的球磨球为GGr15，球料比为8:1，球磨时间为3h。

步骤(3)所述合金粉末晶粒尺寸为10-30μm。