[发明专利]一种粉末冶金AlSnCu合金靶材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种粉末冶金AlSnCu合金靶材及其制备方法，属于金属材料的制备加工领域。首先按照成份比例配备合金原料，采用喷粉制备出AlSnCu合金粉末；将筛选后的粉末置入纯铝包套；进行真空除气；随后进行分段热等静压，即在125～225℃之间进行不低于100MPa的热等静压，不少于2小时；然后在460±5℃进行不低于100MPa的热等静压，不少于4小时；热等静压完成后的出炉温度不高于200℃；将致密化后的材料进行机械加工或者小变形量的挤压或者轧制，制得方便利用的材料形状。得到靶材的晶粒尺寸均匀、形状近等轴状、成分均匀、无明显织构，少或无缺陷和杂质，同时过程控制难度小、材料利用率高。

技术领域

本发明涉及磁控溅射轴瓦减磨合金层用AlSnCu合金靶材及其制备方法，尤其是一种粉末冶金AlSnCu合金靶材及其制备方法，属于金属材料的制备加工领域。

背景技术

AlSnCu合金是一种综合性能良好的轴承合金，具有良好的抗粘咬性、耐磨减摩性、耐腐蚀性、顺应性和嵌入性等，同时又具有密度小、导热性好、承载能力大、疲劳强度高等优良特性。将AlSnCu合金通过磁控溅射复合到铜基合金上，可以制备出性能优异的复合轴瓦。AlSnCu合金材是磁控溅射制备该高性能轴瓦减磨层的必备原材料。

作为溅射用的靶材，要求其具有组织、成分均匀，无明显织构，以及少无杂质等特点。AlSnCu合金中，Sn是以单质的形式存在于基体之中，而Sn的熔点仅为232℃，远低于Al的熔点660℃，这导致采用传统的熔铸工艺制备该材料时，偏析严重，难以满足靶材的要求。

奥地利Miba公司采用磁控溅射技术在轴承表面溅射一层组织非常细小的AlSn合金，实现了极高的耐磨性、抗疲劳强度等。这种新型材料镀层的轴瓦，属于滑动轴承的第四代产品，目前国际上只有英国、德国、奥地利等少数几个国家批量生产。

综上所述，根据当前轴瓦的使用要求，开发出满足其磁控溅射工艺的AlSnCu合金靶材及其制备方法，是实现国产高性能先进轴瓦的关键技术基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金AlSnCu合金靶材及其制备方法，可以制备出组织、成分均匀，无明显织构，以及少无杂质等特点的靶材。该靶材作为轴瓦的磁控溅射镀层的基础原材料，可以显著改善轴瓦表面减磨层的组织和性能。

一种粉末冶金AlSnCu合金靶材，该合金靶材中，锡含量为15～25wt.％，铜含量为1.5～3.5wt.％，其余为铝。

进一步地，所述合金靶材中，杂质含量≤0.5wt.％。

上述粉末冶金AlSnCu合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)制粉：将铝、铜和锡按成份比例配备合金原料，采用喷粉制备出AlSnCu合金粉末，并进行筛分；

(2)包套：将步骤(1)中得到的粉末置入纯铝包套，并焊接封装，留有排气管道；

(3)真空除气：对步骤(2)中包套封装的AlSnCu合金粉末进行真空除气；

(4)分段热等静压：对步骤(3)中的包套进行分段热等静压，先在125～225℃之间进行不低于100MPa的热等静压，不少于2小时；然后在460±5℃进行不低于100MPa的热等静压，不少于4小时；热等静压完成后的出炉温度不高于200℃；

(5)机械加工或者机械加工和变形加工：将步骤(4)中所得的锭坯进行机械加工，或者先进行机械加工，再进行小变形量的挤压或者轧制，得到粉末冶金AlSnCu合金靶材。

步骤(1)中，铝、铜和锡的纯度均为99.9wt％以上；筛分后，得到粒径为50～100μm的合金粉末。

步骤(3)中，所述的真空除气在220～225℃温度下进行，直至压强低于5×10^-3Pa，并且保持至少2小时稳定。