[发明专利]一种通过3D打印设备生产铝钪靶材的方法

说明书

本发明公开了一种通过3D打印设备生产铝钪靶材的方法，包括生产铝钪合金锭，制备铝钪合金粉末，采用3D打印机制备铝钪合金坯，涉及合金靶材加工制备技术领域。通过真空中频炉对高纯金属铝和高纯金属钪熔炼后浇铸成铝钪合金锭，接着再采用气雾法将铝钪合金锭制备得到铝钪合金粉末，铝钪金合金粉末相对于纯钪粉和纯铝粉，不易氧化，使得材料氧含量低，进而能够大幅提高的靶材产品的质量，接着采用匀料设备对铝钪合金粉末进行筛料和混匀处理，将粒度过大的铝钪合金粉末筛除出去，保证铝钪合金粉末粒度的均一性，最后采用3D打印的方法，利用3D打印金属致密度高、成份均匀性易控制、快速简捷的特点，生产出符合产品质量的铝钪靶材产品。

技术领域

本发明属于合金靶材加工制备技术领域，具体地，涉及一种通过3D打印设备生产铝钪靶材的方法。

背景技术

铝钪靶材具有很好的耐腐蚀性、优异的抗辐射能力、较低的电阻率、有效降低短路情形、热稳定性较好、薄膜热处理前后凸起物少以及综合性能不随热处理温度变化而剧烈变化等优点，能够满足基板电极层、大规模集成电路配线材料镀膜及使用的要求。

目前主流铝钪靶材的生产方法，为真空磁悬浮熔炼，浇铸，挤压或锻打，热等静压消除内部缺陷，数字机床车削加工，打包入库，存在工艺较长，设备要求高且昂贵的问题，并且在钪含量超过30％后，偏析和内部缺陷不易消除，原料消耗大，命中率不高；为解决上述问题，本发明提出了一种通过3D 打印设备生产铝钪靶材的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过3D打印设备生产铝钪靶材的方法，解决了现有技术中存在的工艺较长，设备要求高且昂贵以及铝钪靶材偏析和内部缺陷不易消除，原料消耗大，命中率不高问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种通过3D打印设备生产铝钪靶材的方法，包括以下步骤：

步骤一、将高纯金属铝和高纯金属钪按比例配制后，投入真空中频炉中，向真空中频炉中通入氩气作为保护气，熔炼处理得到金属液，将得到的金属液浇铸成铝钪合金锭；

步骤二、将得到的铝钪合金锭采用气雾法制成合金粉末，气雾法采用氩气进行处理，将得到的合金粉末通入匀料设备中；

步骤三、匀料设备中的筛料机构对合金粉末进行筛选，接着将经过筛选后的合金粉末通入匀料机构中，利用匀料机构对合金粉末进行搅拌混匀，将混匀后的合金粉末通入3D打印机中打印出铝钪合金坯，根据高纯合金铝和高纯合金钪的配比，调节3D打印机的温度，最后将铝钪合金坯采用数控机床进行精加工，得到铝钪靶材。

作为发明进一步的方案，步骤一中，高纯金属铝和高纯金属钪的配制比例根据客户需求确定。

作为发明进一步的方案，步骤一中，以50℃/min的升温速率将真空中频炉内部温度升至1500℃，接着以6℃/min的升温速率再将温度升至 1560℃，保温10min。

作为发明进一步的方案，步骤二中，控制合金粉末的粒度大小为5-15 μm。

作为发明进一步的方案，步骤二中，控制氩气气流的气体压强为 0.8MPa，流速控制为0.6L/min。

作为发明进一步的方案，步骤三中，利用筛料机构去除粒度大于15 μm的合金粉末。

作为发明进一步的方案，步骤三中，合金粉末的含钪量为20％时，控制3D打印机的温度为1000℃，含钪量每增加10％，控制3D打印机的温度上升200℃。