[发明专利]一种碳化钛靶材及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳化钛靶材及其制备方法，该方法为：首先将纯碳化钛原料粉进行筛分处理，得到粒度均匀的粉末，之后进行配碳处理，得到成分合适的混合原料；然后均匀填充到模具中，在真空条件下进行热压烧结处理，经冷却后，脱模得到烧结坯；最后将烧结坯进行机加工得到符合尺寸和表面质量要求的所述碳化钛靶材。该方法工艺简单、成形效果较好，利于工业化大规模生产；靶材无任何粘结相成分，晶粒均匀细小，致密度可达到99％以上，纯度在99.9％以上；该靶材改善了溅射过程中的打弧放电现象，制备的膜层表面缺陷较少，涂层更为致密，可作为制备碳化钛涂层，提高涂层力学性能以及摩擦学性能，特别适用于加工铝及铝合金等软性金属材料。

技术领域

本发明属于靶材料制备技术领域，涉及一种碳化钛靶材及其制备方法，该方法制备的靶材特别适用于加工铝及铝合金刀具涂层。

背景技术

碳化钛材料由于其较高的硬度、良好的抗腐蚀性能、优异的高温抗氧化性能，应用于表面硬质涂层领域，特别是作为制备碳化钛涂层，加工铝铜等金属及其合金材料，增加了涂层的结合强度，提高了涂层的力学性能和摩擦学性能，改善了加工过程中的“粘刀”现象。

碳化钛材料属于高硬度材料，材料的变形能力较差，因此，碳化钛粉末之间的固相烧结阻力很大，在没有粘结剂添加的情况下，很难获得致密度在99％以上的高致密度材料。

近年来，国内外研究最热的是放电等离子烧结(SPS)工艺，采用1800℃、35MPa压力、保温5min，可以得到相对密度约98％的致密烧结体，但基本不能得到相对密度超过98％的烧结体，而且SPS烧结受试样尺寸限制，稳定性差，不能满足大尺寸、批量化的工业化生产要求。

SPS工艺在制备大尺寸样品时，由于温度的均匀性较差，导致坯料的组织和密度均匀性较差。因此，急需一种可制备大尺寸、可批量化生产、致密度高、组织和密度均匀性好的碳化钛靶材的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种碳化钛靶材及其制备方法，该方法制备的碳化钛靶材，晶粒细小均匀，溅射性能稳定，满足制备碳化钛涂层的要求，提高了涂层的力学性能以及摩擦学性能，改善了涂层“粘刀”现象。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳化钛靶材的制备方法，依次包括以下步骤：

步骤一：将碳化钛原料粉进行筛分处理，得到粒度均匀的碳化钛粉末；

步骤二：将所述粒度均匀的碳化钛粉末进行配碳处理，得到混合原料粉末；

步骤三，将所述混合原料粉末均匀地填充到模具中，然后在真空条件下进行热压烧结处理，经冷却、脱模得到烧结坯；

步骤四、将所述烧结坯进行机加工得到符合尺寸和表面质量要求的所述碳化钛靶材。

上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述筛分处理为过80-200目筛网，取筛下物，筛分处理用来控制粉末的分散性和打破团聚。

上述制备方法中，作为一种优选实施方式，步骤一中，所述碳化钛原料粉的粉末费氏粒度为1-15μm，更优选地，所述碳化钛原料粉的纯度≥99.9％。粉末粒度，会影响烧结体的性能，本发明的粉末粒度更容易得到致密烧结体。

上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述混合原料粉末中不含有任何粘结剂。本发明的特点之一在于在保证制备碳化钛靶材过程中不使用任何粘结剂的情况下，制备出高致密度的靶材，从而对应用端的使用不会造成不良影响。