[发明专利]一种制备大尺寸高致密度含稀土ITO铝靶材的方法

说明书

本发明公开了一种制备大尺寸高致密度含稀土ITO铝靶材的方法，该方法包括如下步骤：(1)熔炼：(2)等离子雾化沉积：将熔铸得到的初锭做阳极，以惰性气体等离子体做熔化和雾化介质，进行铝靶材的雾化沉积制备；(3)超塑性成形：采用在合金的半固态温度区间对雾化沉积锭进行超塑性成形；(4)热处理：采用均匀化、固溶、时效的热处理工艺，对靶材进行热处理，制得所述铝靶材。本发明通过初锭铸造，等离子雾化沉积，并结合随后的超塑性成形与热处理工序，来达到制备成分与组织均匀，这种方法所制备的含稀土元素铝合金靶材成分均匀，组织细小，能够满足显示屏制造、通信、电子等领域对铝合金稀土靶材日益增长的高品质要求。

技术领域

本发明属于有色金属制备技术领域，具体地，涉及一种制备大尺寸高致密度含稀土ITO铝靶材的方法。

背景技术

用于显示器、电子通信、集成电路等制造领域的含稀土铝靶材对材料的成分、组织均匀性要求非常高，在制备大尺寸的这类靶材时，采用传统的熔铸方法很难满足这些要求，目前常用的方法是采用粉末冶金法，粉末冶金法能够确保合金成分、组织的一致性，但这种方法生产的靶材杂质含量高，易形成脆性粗大第二相，且对靶材尺寸也有限制。

例如专利号为CN201410606957.0的中国发明专利公开了一种铝靶材的制造方法，提供铝锭；对所述铝锭进行第一热处理；在所述第一热处理后，对所述铝锭进行锻打以形成第一铝靶材坯料；对所述第一铝靶材坯料进行第二热处理；在所述第二热处理后，对所述第一铝靶材坯料进行轧制以形成第二铝靶材坯料；将至少两个所述第二铝靶材坯料接触在一起；对接触在一起的所述第二铝靶材坯料同时进行第三热处理，以形成铝靶材，但该专利提供的方法很难保证靶材铸锭的化学成分均匀性。又例如专利号为CN201310737801.1的中国发明专利公开了一种利用氧化锌铝残靶粉末制备氧化锌铝靶材的方法及其制品，包括以下步骤：(1)将AZO残靶粉末、氧化铝粉末和氧化锌粉末按照质量百分比分别为10-50％、1.5-2.7％、48.5-87.3％混合均匀，制成氧化锌铝注浆混合料；(2)以氧化锌铝注浆混合料质量为100％计，向氧化锌铝注浆混合料中分别添加20-35％水、0.8-2％阿拉伯树胶和0.4-0.6％聚丙烯酸铵；(3)按照现有的靶材生产工艺，制得AZO靶材，这种方法无法用于制定金属铸锭靶材。

发明内容

为了解决解决上述的技术问题，本发明提供了一种制备大尺寸高致密度含稀土ITO铝靶材的方法，通过初锭铸造，等离子雾化沉积，并结合随后的超塑性成形与热处理工序，来达到制备成分与组织均匀，且相关物理性能符合相关工业生产使用要求的含稀土铝靶材。本发明提供的方法还适用于其它种类的铝靶材以及其他类型的金属靶材，如镁靶材、钛靶材等的制备。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种制备大尺寸高致密度含稀土ITO铝靶材的方法，所提供的方法主要包括初锭熔炼、等离子雾化沉积、超塑性成形、热处理工序，各个工序的详细工艺如下：

(1)熔炼：靶材的熔炼在真空炉中进行，熔炼需采用不易与稀土元素发生反应的陶瓷坩埚，如氧化铝坩埚。熔炼时先熔化纯铝，之后加入纯稀土金属或中间合金，待稀土金属或合金熔化后，将其浇铸为直径19-21mm的初锭。这时得到的初锭其晶粒尺寸与成分不是很均匀，而且尺寸小，不适于做靶材。

(2)等离子雾化沉积：等离子雾化沉积是确保靶材组织与成分均匀性的关键工序。将上述熔铸得到的初锭做阳极，以惰性气体等离子体做熔化和雾化介质，来进行铝靶材的雾化沉积制备。雾化沉积的具体工艺参数为：雾化沉积气压0.5-1MPa，气液质量比1.5-2，采用氮气或氩气进行雾化。雾化沉积锭为圆柱状，直径80-800mm。雾化沉积后在铸锭上、下表面的外围和中心取样分析其成分和组织的均匀性，确保达到靶材的相关使用要求。