[发明专利]一种碳化硅复合靶材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅复合靶材及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将碳化硅粉末、碳粉、粘结剂和溶剂混合进行湿法球磨，得到混合浆料；将混合浆料进行喷雾造粒，得到造粒粉末；将造粒粉末进行冷等静压成型，得到靶材坯料；将靶材坯料进行热压烧结，得到碳化硅复合靶材。本发明所述方法根据原料的特性选择湿法球磨工艺，再经喷雾造粒、冷等静压成型，得到粉末混合均匀、致密度高的坯料，避免热压烧结过程中出现粉末外溢和喷出的问题；再经对热压烧结工艺的控制，得到质量稳定，性能一致的靶材产品，满足后续溅射使用的性能要求；所述方法操作简单，连贯性好，成本较低，适用范围广。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，涉及一种碳化硅复合靶材及其制备方法。

背景技术

碳化硅材料因具有硬度高、强度大、高温抗氧化性强、热稳定性佳、热膨胀系数小和耐化学腐蚀等优良特性，在半导体、机械化工、能源、环境保护等领域有着日益广泛的应用，成为在众多领域中不可替代的结构陶瓷材料。碳化硅靶材是一种重要的陶瓷靶材，其制备通常采用粉末冶金的方法，以粉末作为原料，经过成型和烧结，制备各类结构材料。

鉴于碳化硅材料自身的特性，其摩擦性能较差，摩擦系数较高，因而通常将其与润滑性能较好的材料复合，制备复合材料以提高其性能。粉末冶金前的混料过程，若不同原料粉末的比重差异较大，采用普通的干法混料容易造成粉末结块，混料不均匀，烧结过程中出现粉末外溢的问题，造成产品质量缺陷。

CN 105541336A公开了一种碳化硼/碳化硅陶瓷整板的制备方法，包括以下步骤：将碳化硼粉、碳化硅粉、碳粉、粘结剂、分散剂和水混合后进行球磨制浆，得浆料；用喷雾造粒干燥工艺将制得的浆料干燥造粒，得造粒料；采用冷等静压成型工艺将制得的造粒料压制成型，得素坯；将制得的素坯进行无压烧结，冷却后即可得到所述陶瓷整板；该方法制备陶瓷整板时以碳化硼和碳化硅为主要原料，产品主要用作防弹版，产品用途不同，对原料及工艺方法的要求也不同，并未涉及到用作靶材时如何改进工艺。

CN 101551012A公开了一种含碳的碳化硅密封环及其制备方法，该方法以碳化硅粉体、钇铝石榴石和碳粉组成主原料，依次包括以下步骤：将上述主原料、粘结剂、分散剂加入到去离子水中，球磨混合后，配制成水基碳化硅复合料浆；采用喷雾造粒工艺对水基碳化硅复合料浆进行喷雾干燥；将所得的碳化硅造粒粉采用干压预压和冷等静压终压的两步方式成型；将所得密封环坯体放入真空无压烧结炉中进行烧结，得到含碳的碳化硅密封环。该方法中碳化硅产品主要是用作密封环，与用作靶材时的性能要求不同，属于不同的应用领域，因而对原料及工艺操作的选择不同。

综上所述，对于碳化硅复合靶材的制备，还需要根据靶材性能要求选择合适的工艺，以得到致密均匀的靶材产品，保证产品质量稳定，均一性好。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅复合靶材及其制备方法，所述复合靶材的制备方法中根据原料的特性选择湿法球磨工艺，再经喷雾造粒、冷等静压成型，得到粉末混合均匀、致密度高的坯料，避免热压烧结过程中出现粉末喷出的问题，再经热压烧结工艺的控制，得到满足致密度、强度要求的复合靶材，为后续靶材使用提供性能保障。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种碳化硅复合靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将碳化硅粉末、碳粉、粘结剂和溶剂混合进行湿法球磨，得到混合浆料；

(2)将步骤(1)得到的混合浆料进行喷雾造粒，得到造粒粉末；

(3)将步骤(2)得到的造粒粉末进行冷等静压成型，得到靶材坯料；

(4)将步骤(3)得到的靶材坯料进行热压烧结，得到碳化硅复合靶材。