[发明专利]一种钨镍合金溅射靶材及其热压制备方法

说明书

本发明提供了一种钨镍合金溅射靶材及其热压制备方法，所述制备方法将Ni粉质量占比为44.1～49.5％的钨镍合金粉，经混粉‑HP烧结即可得到钨镍合金溅射靶材，不仅可以得到致密度高、微观组织均匀、成分均匀、机加工性能优异的钨镍合金溅射靶材，致密度≥95％，更优时≥99％，满足当前高性能电致变色玻璃的应用需求，还具有工艺简单、成本较低、便于推广等优点。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种钨镍合金溅射靶材及其热压制备方法。

背景技术

磁控溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，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，形成一层厚度为纳米或者微米级别的薄膜。其中，被轰击的固体是制备磁控溅射沉积薄膜的原材料，一般被称为溅射靶材，集中应用于信息存储、集成电路、显示器、汽车后视镜等产业。

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，可以直接制备多孔、半致密或全致密材料和制品。作为一种重要的粉末冶金烧结成型工艺，热压(Hot Pressing，HP)是一种将粉末或压坯在高温下进行单轴向压制的工艺方法，可以产生激活扩散和蠕变现象，广泛应用于固体材料的烧结，异种金属间的大面积焊接等领域，其主要原理是高温下晶格与晶界扩散以及塑性流动。热压后材料的显微组织一般也比较理想，是一种技术成熟、成本较低的工艺方法。

电致变色是指在外电场或外电压作用下，材料光学性能(反射率、透过率、吸收率等)发生可逆变化的现象.电致变色材料在智能窗、防眩反光镜、光信息存储等领域有着广泛的应用前景。电致变色智能玻璃在电场作用下具有光吸收、透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射及内部的热扩散，且材料的光学性能(反射率、透过率、吸收率等)发生可逆变化，是节能建筑材料的一个发展方向。目前，电致变色智能玻璃已经在一些高档轿车和飞机上得到应用，并广泛应用于智能窗、防炫目反光镜和光信息存储等领域。

作为电致变色玻璃薄膜制备的基础，钨镍合金溅射镀膜靶材已经得到广泛应用，镀膜时，钨镍合金靶材在玻璃表面生成钨镍合金氧化物层，在电压作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化。

CN105239043A公开了一种电致变色玻璃钨镍合金靶材及其制备方法。首先将纯度为99.99％钨粉、纯度为99.9％镍粉装入高能球磨机，充高纯Ar₂并以200-250r/min速度混合得到含钨镍合金粉；再使用冷等静压成形，加压制备得到钨镍坯体；将所得钨镍坯料装入真空烧结炉进行烧结；关闭真空烧结炉加热系统，随炉冷却至室温后方可出炉，得到总纯度99.9％、含镍质量比10％-50％的变色玻璃钨镍合金靶材。上述制备方法包括球磨混粉、冷等静压、真空烧结，工艺复杂，成本较高。

CN110885963A公开了一种钨镍合金靶材的制备方法和该方法制备的钨镍合金靶材。该钨镍合金靶材的制备方法包括：原料配制步骤：将钨粉、镍粉进行混合处理，得到混合粉；压制成形步骤：将所述混合粉进行压制成形处理，得到预制坯；烧结步骤：将所述预制坯进行烧结处理，得到烧结坯料；热等静压处理步骤：将所述烧结坯料进行热等静压处理，得到热等静压坯料；热处理步骤：将所述热等静压坯料进行热处理，之后快速冷却，得到钨镍合金靶材。上述制备方法包括混粉、压制(冷等静压)、烧结、热等静压、热处理，工艺复杂，成本较高。

CN113549881A公开了一种钨镍合金靶材的制备方法，包括选取钨粉和镍粉或者与其它金属元素形成的多组元合金粉末，依次经过粉末过筛处理的步骤、冷等静压步骤、烧结步骤、校直加工步骤、退火处理步骤、机加工步骤、洁净处理步骤，制得高钨镍合金靶材。上述制备方法流程复杂，成本较高，而且钨镍合金靶材含有其它金属元素，纯度较低。

此外，目前应用的钨镍合金靶材多采用热喷涂工艺制造，溅射靶材密度只有90％左右、靶材中镍元素分布不均匀，影响产品的溅射性能，从而影响到电致变色层的质量。