[发明专利]一种铬铝合金溅射靶材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铬铝合金溅射靶材及其制备方法，所述制备方法包括将具有目标原子比例的铬铝合金粉末装入模具并封口，然后依次进行脱气处理、热等静压处理、机加工，得到铬铝合金溅射靶材。所述制备方法采用热等静压工艺，不仅可以减少外界对靶材的氧化作用，还具有工艺简单、成本较低等优点；此外，制备得到的铬铝合金溅射靶材不仅致密度≥99.0％，更优时达到99.8％，还具有晶粒尺寸≤50μm，靶材成分均匀，机加工性能优异，含氧量≤600ppm等优点。

技术领域

本发明涉及靶材及靶材制备领域，具体地说，涉及一种铬铝合金溅射靶材及其制备方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)指的是，在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使材料源蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，然后通过电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上形成某种特殊功能的薄膜。PVD技术半导体芯片制造业、太阳能行业、LCD制造业等多种行业的核心技术，主要方法有真空蒸镀、电弧等离子体镀、离子镀膜、分子束外延和溅射镀膜等。

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度能的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面，被轰击的固体是制备溅射法沉积薄膜的原材料，一般被称为溅射靶材。

溅射靶材一般通过粉末冶金烧结成型工艺获得，因为该工艺制备的溅射靶材具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金烧结成型工艺可以直接制备多孔、半致密或全致密材料和制品。粉末冶金烧结成型工艺分为热压烧结(Hot Pressed，HP)和热等静压(Hot Isostwtic Pressing，HIP)两种方法：HP工艺是指将干燥粉料充填入模型内，然后置于真空热压炉中，在真空或者惰性条件下，从单轴方向边加压边加热，使成型和烧结同时完成；HIP工艺是指将制品放置到密闭的容器中，在一定温度和真空度下对包套内的粉末坯料进行脱气处理，保证包套内真空氛围，然后施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。粉末热等静压材料一般具有均匀的细晶粒组织，能避免铸锭的宏观偏析，提高材料的工艺性能和机械性能。HIP工艺的优点在于集热压和等静压于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。

铬铝合金溅射靶材主要用于真空磁控溅射镀膜和真空多弧离子镀膜，要求靶材具有较高的致密度和优异的机加工性能。目前，现有技术公开了一些铬铝合金溅射靶材的制备方法，包括真空热压烧结法、真空熔炼方法和冷等静压-热等静压法(CIP-HIP法)。

例如CN102363215A公开了一种铬铝合金靶材的粉末真空热压烧结制备方法，包括将铬粉和铝粉混合均匀并装入模具，将模具放入真空热压机中进行真空热压烧结，然后冷却至室温，将得到的铬铝合金溅射靶材坯料进行机加工得到铬铝合金溅射靶材。所述制备方法采用真空热压烧结法，虽然可以得到晶粒尺寸细小，成分均匀，致密度高的靶材产品，但是容易导致硬脆中间相的问题，使得靶材产品的硬度非常高，难以进行机加工，大大降低了靶材产品的制作效率，而且靶材产品的氧含量较高；

CN103981487A公开了一种铬铝合金靶材其制备方法及应用，所述制备方法包括将铬粉和铝粉混合均匀得到铬铝混合料，压制成电极，每两个电极焊接成铬铝熔炼电极，经第一次熔炼得铬铝一次锭，每两个铬铝一次锭焊接成铬铝二次熔炼电极，经第二次熔炼得铬铝二次锭，将铬铝二次锭依次进行热锻、热处理和冷却，将得到的铬铝合金溅射靶材坯料进行机加工得到铬铝合金溅射靶材。所述制备方法采用真空熔炼方法，虽然制备得到的靶材产品可在制造卫浴、家电、汽车等领域的产品中应用，但是操作繁琐，容易造成靶材产品成分偏析、产生气孔、夹杂等问题，最终导致溅射不稳定，影响溅射质量，在实际应用时存在较大问题；