鉻靶材及其組合的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濺射靶材技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉻靶材及其組合的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]真空濺鍍是由電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉積在基片上成膜，而最終達(dá)到對基片表面鍍膜的目的。
[0003]鉻靶材是真空濺射過程中經(jīng)常用到的一種靶材。目前主要采用粉末冶金的方法制造鉻靶材，該粉末冶金工藝包括:將鉻粉末預(yù)壓成型；接著在熱等靜壓設(shè)備中對成型的鉻坯料進(jìn)行等靜壓成型，形成靶材。
[0004]現(xiàn)有鉻靶材制造工藝中，熱等靜壓工藝復(fù)雜，使得鉻靶材制造時間長，而且熱等靜壓設(shè)備比較昂貴，這造成鉻靶材生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是，現(xiàn)有鉻靶材制造工藝成本較高。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鉻靶材的制造方法，該制造方法包括:
[0007]提供鉻粉末；
[0008]將所述鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓成型處理以形成成型坯料；
[0009]對所述成型坯料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)形成靶材坯料；
[0010]對所述靶材坯料進(jìn)行機(jī)械加工形成鉻靶材。
[0011]可選地，所述將所述鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓成型處理包括:將裝有所述鉻粉末的模具放入靜壓機(jī)進(jìn)行冷壓，所加壓強(qiáng)范圍為20MPa?30MPa。
[0012]可選地，所述真空熱壓燒結(jié)過程在真空感應(yīng)燒結(jié)爐中進(jìn)行。
[0013]可選地，所述真空熱壓燒結(jié)之前，對所述真空感應(yīng)燒結(jié)爐抽真空至真空度為102Pa0
[0014]可選地，在所述抽真空后，所述真空熱壓燒結(jié)過程包括:
[0015]第一次升溫至真空感應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)溫度為1000°C?1200°C，第一次升溫速率為80C /min?12°C /min,第一次升溫后,保溫Ih?4h ;
[0016]第二次升溫至真空感應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)溫度為1300°C?1600°C，第二次升溫速率為50C /min?10°C /min,第二次升溫后,保溫Ih?4h ;
[0017]在第二次升溫和保溫后，以lt/min?2t/min的加壓速率對成型坯料進(jìn)行加壓至20MPa/cm2 ?30MPa/cm2,保溫保壓 Ih ?3h。
[0018]可選地，在真空熱壓燒結(jié)后，對真空感應(yīng)燒結(jié)爐和靶材坯料進(jìn)行冷卻處理至350°C以下，將所述靶材坯料取出。
[0019]可選地，在真空熱壓燒結(jié)之前，將所述成型坯料放入石墨模具內(nèi)，之后對裝有成型坯料的石墨模具進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)。
[0020]可選地，在所述抽真空后且真空熱壓燒結(jié)之前，向所述真空感應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)通入惰性氣體或氮?dú)狻?br>[0021 ] 可選地，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
[0022]本發(fā)明還提供一種鉻靶材組合的制造方法，該制造方法包括:將上述任一鉻靶材的制造方法制得的鉻靶材與背板焊接在一起，形成鉻靶材組合。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]本發(fā)明在對鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓成型處理后，直接對成型坯料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，而無需熱等靜壓處理過程。這樣縮短了鉻靶材制造時間，且無需用到熱等靜壓設(shè)備，顯著降低了鉻靶材生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的鉻靶材制造過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0027]參照圖1，本發(fā)明的鉻靶材的制造方法包括:
[0028]執(zhí)行步驟SI，提供鉻粉末；
[0029]執(zhí)行步驟S2，將鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓形成處理以形成成型坯料；
[0030]執(zhí)行步驟S3，對成型坯料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)形成靶材坯料；
[0031 ] 執(zhí)行步驟S4，對靶材坯料進(jìn)行機(jī)械加工形成鉻靶材。
[0032]本實(shí)施例的鉻靶材制作方法中，使用真空熱壓燒結(jié)工藝對成型坯料進(jìn)行燒結(jié)，以實(shí)現(xiàn)致密化處理。與現(xiàn)有的鉻靶材制作工藝相比，本實(shí)施例方案無需進(jìn)行熱等靜壓工藝，真空熱壓燒結(jié)工藝相比熱等靜壓工藝簡單且易操作，節(jié)約工藝時間。本實(shí)施例無需用到熱等靜壓設(shè)備，節(jié)約了生成成本。
[0033]具體地，在步驟SI中，考慮到之后形成的鉻靶材的純度，本步驟中選取純度以及其它各性能適宜的高純鉻粉末作為原材料，其中鉻粉末的純度為大于等于99.5%且小于等于 99.99%ο
[0034]執(zhí)行步驟S2，將鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓成型處理包括:
[0035]將高純鉻粉末裝入預(yù)先制備的鋼模具內(nèi)，該鋼模具的形狀與待形成的鉻靶材形狀相同，鋼模具的尺寸根據(jù)最終形成鉻靶材的尺寸來選擇。在裝入的時候注意攤平鉻粉末使其在鉻模具內(nèi)盡量平整鋪實(shí)，鋼起到初步成型和保護(hù)所述鉻粉末的作用。
[0036]之后，對裝入鋼模具的鉻粉末進(jìn)行預(yù)壓成型處理，預(yù)壓成型是為了將鉻粉末壓實(shí)，調(diào)整人工裝模造成的表面不平整，以及進(jìn)一步壓實(shí)可以多裝粉末。具體地，將裝有鉻粉末的鋼模具放入靜壓機(jī)內(nèi)，該靜壓機(jī)內(nèi)設(shè)有壓柱，當(dāng)壓柱向下移動時作用在鋼模具內(nèi)的鉻粉末上表面并壓實(shí)鉻粉末，形成鉻坯料，其中鋼模具具有高強(qiáng)度以抵御壓柱壓力。另外對所述鉻粉末進(jìn)行冷壓處理是為了向鋼模具內(nèi)填充更多的鉻粉末，使得每個模具多裝鉻粉末，為后續(xù)形成致密的鉻靶材提供足夠的鉻原料。靜壓機(jī)對鉻粉末的預(yù)壓壓強(qiáng)范圍為20MPa?30MPa,可實(shí)現(xiàn)較好的壓實(shí)效果。如果該靜壓機(jī)對鉻粉末的預(yù)壓壓強(qiáng)小于20MPa，則壓實(shí)強(qiáng)度太低，無法將鉻粉末壓制成型，即使成型，成型坯料的結(jié)構(gòu)疏松，在后續(xù)轉(zhuǎn)移過程中很容易散掉。如果該靜壓機(jī)對鉻粉末的預(yù)壓壓強(qiáng)大于30MPa，鋼模具無法承受該壓強(qiáng)產(chǎn)生的較大壓力，鋼模具在該較大壓力下容易變形。
[0037]在壓力作用下，鉻粉末的位錯密度大幅度增加，鉻粉末顆粒之間產(chǎn)生鍵連和重排過程，鉻顆粒之間因重排二相互靠攏，使得晶粒長大，鉻顆粒之間的空隙減小，鉻顆粒之間的晶界面積增大，從而擴(kuò)大了鉻顆粒之間的接觸面，使得表面張力增加，進(jìn)而產(chǎn)生鉻原子的大量遷移，鉻原子的遷移同樣通過錯位滑移、攀移、擴(kuò)散、擴(kuò)散蠕變等多種機(jī)制完成，其中擴(kuò)散機(jī)制起主要作用。在本實(shí)施例中，經(jīng)過預(yù)壓成型工藝值得的成型坯料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有一定的致密度，因而該靜壓機(jī)的壓力作用可將鉻粉末預(yù)壓成型。
[0038]在預(yù)壓處理后，將成型坯料轉(zhuǎn)移到石墨模具內(nèi)，石墨模具與成型坯料的形狀相同。石墨模具的強(qiáng)度高、變形小、熔點(diǎn)高，且在加熱的情況下不易被氧化要求。
[0039]執(zhí)行步驟S2，在真空感應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)。真空感應(yīng)燒結(jié)爐的工作原理是:在對燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行抽真空后，利用中頻感應(yīng)加熱的原理，使處于鎢坩堝產(chǎn)生高溫，高溫通過熱輻射傳導(dǎo)到石墨模具和其中的成型坯料中。
[0040]在真空感應(yīng)熱壓燒結(jié)爐內(nèi)，對成型坯料進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)過程包括:
[0041]首先，將石墨模具放入真空感應(yīng)燒結(jié)爐中，將真空感應(yīng)燒結(jié)爐的上下壓頭位置固定,如下壓頭與成型坯料的下表面相對，上壓頭與成型坯料的上表面相對。
[0042]接著，對真空感應(yīng)燒結(jié)爐進(jìn)行抽真空至真空度為10 2Pa,以排出真空感應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)的空氣等雜質(zhì)，以免后續(xù)升溫加壓過程,空氣等雜質(zhì)摻入鉻靶材中。抽真空后，向真空感應(yīng)燒結(jié)爐中充入氬氣，氬氣作為保護(hù)氣體，基本不會與鉻反應(yīng)以避免摻入雜質(zhì)，而且氬氣還起到平衡內(nèi)外壓強(qiáng)的效果。除氬氣外，作為變形例，保護(hù)氣體