[发明专利]一种管状铬靶材的制备方法

说明书

本发明属于靶材制造技术领域，具体涉及一种管状铬靶材的制备方法。所述方法包括过渡层的制备、包套的制备、包套脱气、热等静压、退火处理、机加工等步骤，通过本发明的方法制备得到的管状铬靶材没有裂纹产生、不会发生弯曲变形、致密度＞99％，纯度高，极大的提高了产品的合格率。

技术领域

本发明属于靶材制造技术领域，具体涉及一种管状铬靶材的制备方法。

背景技术

随着薄膜科学的飞速发展和薄膜技术的不断进步，人们越来越重视通过表面处理获得相应功能的需求。而在众多薄膜工艺中，物理气相沉积(PVD)技术以其操作简单、受材料源限制小和环境友好等特点得以广泛应用，其中磁控溅射和电弧离子镀技术是物理气相沉积(PVD)技术中的典型代表而且应用最为广泛。

靶材就是通过磁控溅射、多弧离子镀膜系统在适当工艺条件下将靶材中的原子轰击出来，然后沉积在基板上形成各种功能薄膜的材料源。因此溅射靶材的品质直接影响薄膜功能的发挥和性能的好坏，在薄膜科学的发展和薄膜技术的应用方面发挥着极为重要的作用。

铬靶材在工业应用中使用非常广泛，在微电子半导体集成电路、大型幕墙玻璃、汽车后视镜、电子产品装饰、工艺品装饰、刀具等产品上用量非常大。特别是近年来国家对环保的要求也越来越高，传统的通过电镀的方式进行镀铬工艺因其电解液污染，已经要被物理气相沉积(PVD)工艺逐步取代，所以国内对铬靶材的需求会也来越旺盛。

靶材产品主要分为平面靶和管靶。与平面靶材相比，管靶材具有利用率高、镀膜连续性好、镀膜成分均匀等优点，是理想的溅射靶材，市场需求量巨大。随着镀膜行业从使用平面靶材向使用旋转管靶材转变，管靶材正在成为磁控溅射设备的标准选材，所以物理气相沉积(PVD)设备厂家和靶材供应商一直在致力于靶材利用率更高的管状靶材的开发和应用。

目前溅射镀膜用管靶材的制备方法主要有两种。第一种方法是以喷涂铬管靶材为代表，具体工艺是首先在背管外表面喷涂一层镍铝、镍铬或者镍铬铝等材料作为打底层，然后喷涂铬粉制备喷涂铬管靶材，通过打底层实现铬管靶材层与背管的结合。喷涂管铬靶材存在致密度低、氧含量高等缺点，无法满足高质量镀膜产品的要求。第二种方法以烧结铬管靶材为代表，具体工艺是首先在背管外表面电镀一层金属层，然后在背管外侧形成一个带有空腔的包套，填充铬粉，利用热等静压工艺使铬管靶材层通过金属层与背管达到冶金结合。但是该类方法仍然存在两个技术难题：第一，背管材料一般为不锈钢，其热膨胀系数为17.4，铬的热膨胀系数为6.2，热膨胀系数差距非常大，必须要有较厚的过渡层缓解两种材料的应力，而电镀的方式制备的过渡层比较薄，一般在几十微米，不能很好的缓解两种材料的应力，容易在热等静压过程中出现裂纹，同时电镀工艺还对环境的污染比较严重，是未来逐步将要淘汰的工艺，因此此类工艺不利于未来的大规模生产。第二，一般的管状铬靶材直径较小长度却较长，长径比非常大，因此在热等静压过程中铬粉在烧结收缩过程中很难控制如此长径比管状铬靶的直线度。第三，一般此类方法中多选择Cu作为过渡层，因为Cu的熔点为1060℃，所以选择的热等静压温度一般在1000℃以下，导致制备的Cr靶材的致密度一般都不高，铬靶材的致密度有待进一步提高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的管状铬靶材制备过程中容易出现裂纹、很难控制直线度、铬靶材的致密度有待进一步提高以及现有工艺污染严重等缺陷，从而提供一种管状铬靶材的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种管状铬靶材的制备方法，包括以下步骤：

过渡层的制备：在背管的外表面喷涂一层过渡层，所述过渡层为纯Ni、NiCr合金或NiCrAl合金层；

包套的制备：在上述步骤所得背管的过渡层的一侧形成一个带空腔的包套结构，所述包套结构设置有脱气口；

包套脱气：将铬粉填充至上述包套结构的空腔内，进行真空脱气处理；