[发明专利]一种稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材性能的方法

说明书

本发明公开了一种稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材性能的方法，其合金配方为：Ti1‑x‑yZrxREy(wt)、Ti_{1‑x‑y‑z}Zr_xRE1_y RE2_z(wt％)、Ti_{1‑x‑y‑z}ZrxRE1_y RE2_z RE3_w(wt％)、等单元稀土元素添加或者多元稀土元素的复合添加；将上述配方质量百分比配料后放入真空熔炼制备合金铸锭、对铸锭进行致密化处理、靶材尺寸加工，用其合金靶材，在磁控溅射上，在硅晶元基体样品上进行溅射，制备成吸气薄膜。本发明制备的吸气薄膜具有低的激活温度和良好的吸气性能。

技术领域

本发明涉及MEMS芯片器件真空封装领域，特别涉及一种稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材性能的方法。

背景技术

对于MEMS芯片器件的真空封装，由吸气靶材产生吸气薄膜剂，必须具备高的吸气能力，才能满足MEMS器件小腔体环境的使用要求。对于钛元素来说，其熔点为1668℃，具备两种同质异晶体，即钛是同素异构体，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α-钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β-钛。对于锆元素来说，熔点1852±2℃，具备两种同质异晶体，即锆是同素异构体，在低于866℃时呈密排六方晶格结构，称为α-锆；在866℃以上呈体心立方品格结构，称为β-锆；这两种元素在一起熔炼后，无论是高温β相还是低温α相，二者皆完全固溶。因为二者的固溶效应，由其制备的材料的吸气性能和力学性能等远大于纯钛和纯锆稀土元素合金化的性能。对于吸气剂薄膜来说，力学性能好，意味着薄膜吸气剂与基体样品结合力强，在使用中会增加安全性。

发明内容

本发明的目的是提供低激活温度和良好的吸气性能的一种稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材性能的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材性能的方法，在该稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材吸气性能的方法中，其合金配方为：Ti_1-x-yZr_xRE_y(wt％)、Ti_1-x-y-zZr_xRE1_y RE2_z(wt％)、Ti_1-x-y-zZr_xRE1_y RE2_z RE3_w(wt％)、等单元稀土元素添加或者多元稀土元素的复合添加；其中RE、RE1、RE2、RE3等代表稀土元素La、Ce、Nd、Pr、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y中的任意一种单个稀土元素或者任意几种混合稀土元素；所述稀土元素合金化法提高钛锆固溶体合金靶材吸气性能的方法包括以下步骤：

A.配料：以质量百分比分别配比的配方为：Ti_1-x-yZr_xRE_y(0.01wt％≤x≤30wt％；0.01wt％≤y≤30wt％，余量为Ti)、Ti_1-x-y-zZr_xRE1_y RE2_z(0.01wt％≤x≤30wt％；0.01wt％≤y≤30wt％；0.01wt％≤z≤10wt％，余量为Ti)、Ti_1-x-y-zZr_xRE1_y RE2_z RE3_w(0.01wt％≤x≤30wt％；0.01wt％≤y≤15wt％；0.01wt％≤z≤10wt％；0.01wt％≤w≤5wt％，余量为Ti)、等单元稀土元素添加或者多元稀土元素的复合添加；

B.熔炼：将配比好的原料装入真空熔炼炉，熔炼炉中为将炉内真空度抽至0.02～0.9Pa以下；在1675～1960℃温度下熔炼10～40min，在氩气气氛下冷却，形成合金靶材铸锭；