[发明专利]一种钛铝镁硅合金靶材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛铝镁硅合金靶材及其制备方法。该钛铝镁硅合金靶材的质量百分比组成为：钛57％～97％，铝0.1％～20％，镁0.7％～26.9％，硅0.3％～16％；该靶材通过热压烧结方法制备。采用热压烧结制备方法，首先按照配比进行混料；然后在真空气氛下，对混合粉末进行两段式热压烧结；对坯料进行机加工，得到钛铝镁硅合金靶材。本发明的钛铝镁硅合金靶材，合金成分均匀，合金靶材致密度高，质量稳定。

技术领域

本发明涉及一种对材料进行表面镀膜用的靶材及其制备方法，尤其是涉及一种钛铝镁硅合金靶材及其制备方法。

背景技术

对材料进行表面装饰是拓宽材料应用领域的重要方法，各种金属、合金、无机材料、高分子材料，通过表面镀膜，可以提高表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性，并可以改变材料的表面颜色，提高材料的装饰性能。靶材是镀膜所使用的关键材料，通过高能束流撞击靶材表面，使靶材的成分转移到被镀材料表面，获得各种不同性质的膜层。

钛铝镁硅靶材通过溅射成膜在医学上具有应用价值，由于钛具有生物兼容性，同时镁铝的加入可以让人体中的钙质易于在钛铝镁硅膜表面生长，因此在人造骨骼材料表面镀制钛铝镁硅膜，可以改善人造骨骼材料的使用效果。

在金属、塑料、玻璃等材料的表面镀上一层TiAlMgSi(N)、TiAlMgSi(C)或TiAlMgSi(C)(N)膜层，来提高材料的耐磨性能，并具有非常美观的装饰效果。目前，通常用纯钛或者钛铝合金以及金属镁以及硅等镀膜材料来制备这种膜层。这种方法存在工艺繁琐，镀膜颜色一致性差，达不到工业生产的要求。为了满足镀膜要求，需要将钛铝镁硅制备成合金来作为靶材使用。

钛铝镁硅还可以用于轻质结构材料使用，该材料具有重量轻，强度高，耐磨性好的优点，因此该合金的制备技术是使用这种材料的关键。

目前，钛铝镁硅合金的制备通常采用熔铸法和常压烧结工艺。

(1)熔铸法

采用该方法，主要考虑Mg与Ti的熔点相差较大，而且Mg的蒸气压较高，通常需要在1000℃～1600℃熔炼。金属Mg挥发严重，而且这种方法制备的钛铝镁硅合金成分不均匀，铸造件存在气孔、晶粒粗大等缺陷，成品率较低。

(2)常压烧结法

钛铝镁硅合金采用常压烧结工艺，即先将钛粉、铝粉、镁粉、硅粉冷压至一定形状，然后放入气氛炉中烧结，这种工艺流程长，冷压过程对模具的损耗较大，工艺需要的设备多。由于Mg的熔点较低，一般烧结温度会较低，Ti与Mg、Al、Si接触面积小，不易相互扩散，从而造成产品致密度低，产品孔隙率太高，使得镀膜过程不稳定，得到的膜层不平整等问题，因此这种工艺不适合制备高质量的钛铝镁硅靶材。

以上工艺，很难制备高质量的钛铝镁硅合金靶材，但钛铝镁硅合金的应用非常有价值，因此开发一种制备钛铝镁硅合金靶材的方法有特别重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服常压烧结工艺技术的不足，提供一种工艺流程短，生产成本低，质量稳定的钛铝镁硅合金靶材热压烧结制备方法。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：

一种钛铝镁硅合金靶材，该钛铝镁硅合金靶材的合金成分范围(质量百分比)为：钛57％～97％，铝0.1％～20％，镁0.7％～26.9％，硅0.3％～16％；该靶材通过热压烧结方法制备。

上述钛铝镁硅合金靶材的制备方法，采用热压烧结制备方法，包括以下步骤：

(1)按照比例称取钛粉或Ti₃Al合金粉、铝粉、镁粉或Mg₂Si粉、及硅粉，在混料机中混合均匀，得到混合粉末；