一種鉬合金管靶的生產方法技術

本發明專利技術涉及一種鉬合金管靶的生產方法，其通過將預合金粉末置于專用包套中，在真空條件下進行熱等靜壓形成管靶，專用包套包括同軸設置的不銹鋼內管和低碳鋼外管以及用于固定不銹鋼內管和低碳鋼外管的兩端的固定座，不銹鋼內管為適合作為鉬合金管靶的襯管的無磁性或弱磁性不銹鋼管，低碳鋼外管的壁厚小于不銹鋼內管的壁厚，且低碳鋼外管的內徑與不銹鋼內管的外徑的差值為靶管的厚度的2.1~2.3倍，低碳鋼外管上預焊有抽氣管，熱等靜壓的溫度為1000℃~1200℃，壓力大于等于100MPa。本發明專利技術所得鉬合金管靶成分均勻、無可見偏析，鈀管與襯管之間結合緊密，晶粒細小、純度高，能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種鑰合金管靶的生產方法，特別是能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業要求的鑰合金管靶的生產方法。
技術介紹
在鑰中添加ー種或多種合金元素而制成的鑰合金靶材廣泛用于濺射制備液晶顯示(IXD)及觸控屏(TP)中的薄膜電極、薄膜配線等。添加其中的合金元素可以是Cr、Hf、Nb、Ta、Ti、V、W等。過去，鑰合金靶材大多被制成平板形狀。由于和濺射設備中的磁場不發生相對運動，這類平面靶材的利用率只有30%左右。這不僅造成靶材材料的浪費，也因為更換靶材必須中斷濺射設備的工作，給生產過程造成很大影響。為了提高靶材的利用率，人們越來越多地制造和使用管狀靶材(簡稱管靶)，即把 靶材做成管子形狀，管子里面裝有靜止不動的磁體。濺射過程中，管靶以一定的速度轉動，所以也被叫做旋轉祀材(rotating target/rotary target)。由于轉動的管祀和靜止不動的磁體之間發生相對運動，整個管靶表面均勻地發生濺射，靶材材料的利用率可以高達70%以上。液晶顯示及觸控屏行業需要的鑰合金管靶，特別是成分均勻、無偏祈、晶粒細小、高純度的鑰合金管靶，目前十分缺乏。管靶通常由一個內管和ー個外管組成。外管也叫靶管，其材質是濺射制備薄膜所需要的材質。內管起支撐靶管的作用，所以也叫支撐管或者襯管。已知的管靶生產方法，有用熱噴涂將靶管涂覆到襯管上的(熱噴涂法)，有用焊料將靶管焊接到襯管上的(釬焊法)，有直接把靶管澆鑄到襯管上的(澆鑄法)。熱噴涂法生產的管靶結構極不均勻，含有大量的空洞，靶材材料氧化嚴重，只能用于玻璃等要求不高的鍍膜行業。釬焊法由于靶管和襯管間的縫隙很小，焊料難以均勻地分布在縫隙中，實現靶管和襯管之間的全面焊接有一定難度。澆鑄法只能用于諸如Sn、Zn等熔點較低的靶材材料。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供ー種生產鑰合金管靶的新方法，該方法生產的鑰合金管靶成分均勻、無偏祈、晶粒細小、純度高，能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業要求。為解決以上技術問題，本專利技術采取如下技術方案 ー種鑰合金管靶的生產方法，鑰合金管靶具有襯管和靶管，所述生產方法通過將由鑰和合金元素組成的預合金粉末置于專用包套中，在真空條件下進行熱等靜壓形成管靶，所述專用包套包括同軸設置的不銹鋼內管和低碳鋼外管以及用于固定所述不銹鋼內管和低碳鋼外管的兩端的固定座，其中不銹鋼內管為適合作為鑰合金管靶的襯管的無磁性或弱磁性不銹鋼管，低碳鋼外管的壁厚小于不銹鋼內管的壁厚，且低碳鋼外管的內徑與不銹鋼內管的外徑的差值為靶管的厚度的2. Γ2. 3倍，低碳鋼外管上預焊有抽氣管，所述熱等靜壓的溫度為1000°C 1200°C，壓カ大于等于lOOMPa，在熱等靜壓結束后，除去專用包套的低碳鋼外管和固定座，得到內為襯管外為靶管的坯材，該坯材經機加工即得鑰合金管靶。根據本專利技術的進ー步實施方案所述的生產方法具體包括如下步驟； (1)、制備預合金粉末； (2)、裝料和排氣將不銹鋼內管和低碳鋼外管的一端焊接在ー個固定座上，使兩個管子的軸心重合，在兩個管子之間形成厚度為靶管的厚度的f I. I倍的腔體；然后將預合金粉末均勻地裝入腔體內，裝畢后，在兩個管子的另外一端焊上另一固定座，兩個固定座分別將腔體的兩端封閉住，最后通過預焊在低碳鋼外管上的抽氣管抽真空，至腔體內真空度達到10-1Pa或以下； (3)、熱等靜壓將內裝有預合金粉末的包套置于熱等靜壓設備中，進行熱等靜壓，熱等靜壓溫度為1000 1200 C，壓カ為IOOMPa 200MPa，時間為I 3小時； (4)、機加工將專用包套的低碳鋼外管和兩個固定座除去，獲得內為襯管外為靶管的坯材，將該坯材機加工成所述鑰合金管靶。根據本專利技術的一個優選方面，步驟(I)中，將鑰粉和合金元素粉末進行混合、壓制、燒結，制得初始坯料，再將初始坯料粉碎即得預合金粉末。制備預合金粉末的目的是為了避免或減少由于鑰粉顆粒和合金元素粉末顆粒之間的密度及尺寸的不同而可能出現的偏析現象。為了避免初始坯料和粉碎設備的過度碰撞和摩擦，從而造成預合金粉末的被污染，本專利技術優選在對初始坯料進行粉碎前，采用液氮對初始坯料進行冷凍處理，使其變得更容易粉碎，如此，可以在較短時間內達到預期的粉碎效果，從而避免或減少了初始坯料和粉碎設備的過度碰撞、摩擦。根據本專利技術，合金元素可以為選自Cr、Hf、Nb、Ta、Ti、V、W中的任意ー種元素，預合金粉末中合金兀素含量一般為O. 5wt9iT50wt%。根據本專利技術的ー個具體方面,合金兀素為Nb，其含量為O. 5 wt % 20wt%。根據本專利技術的又ー優選方面，所述的不銹鋼內管的外表面形成有電鍍鉻層，鉻層的存在可以減少鑰合金鈀管和不銹鋼襯管之間熱膨脹系數的不匹配性(20°C吋，鑰的線膨脹系數αΜ()=5.2Χ10_6/Κ，鐵的線膨脹系數aFe=12.2X10_6/K，鉻的線膨脹系數a Cr=6. 2X 10_6/K，鉻介于鑰和鐵之間)。根據本專利技術的另ー優選方面，步驟(2)中，在腔體內真空度達到10 -1Pa或以下后，充入氬氣，再抽至10 _ipa或以下，然后將整個包套放入加熱爐中，以8(Tl20°C /h的速率升溫至60(T90(TC，在升溫過程中，持續抽氣，保持腔體內壓カ為10 -1Pa或以下，保溫f 4h，保持腔體內壓カ為10 -1Pa或以下，最后將抽氣ロ密封焊死。根據本專利技術，低碳鋼外管的壁厚要小于不銹鋼內管的壁厚，一般以f3mm為宜。強度較低、管壁較薄的低碳鋼管，在熱等靜壓過程中發生必要的變形，對于獲得高致密度的管靶材料是有利的。而強度較高、管壁較厚的不銹鋼管，在熱等靜壓過程中不發生或少發生變形，機加工后可以作為襯管使用。根據本專利技術，熱等靜壓的壓力越高越容易獲得高的致密度，考慮到大多數熱等靜壓設備的設計工作壓カ為200MPa，所以本專利技術優選使熱等靜壓在壓カ200MPa下進行。根據本專利技術的ー個具體方面，尺寸5(Γ120微米的金屬鈮顆粒均勻分布在金屬鑰基體中構成所述靶管，金屬鑰基體中金屬鑰顆粒大小為1(Γ50微米。由于上述技術方案的運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點和效果本專利技術成功利用熱等靜壓法生產出鑰合金管靶，且所得鑰合金管靶成分均勻、無可見偏析，靶管與襯管之間結合緊密，晶粒細小、純度高，能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業要求。附圖說明圖I為根據本專利技術的專用包套的結構示意 圖2為Mo-10%Nb鑰合金靶管的金相組織； 其中1、不銹鋼內管；2、低碳鋼外管；3、腔體；4、固定座；5、抽氣管。具體實施例方式本專利技術的目的是生產能夠滿足液晶顯示和觸控屏行業要求的、成分均勻、無偏祈、晶粒細小、高純度的鑰合金管靶。采用的生產方法涉及以下主要步驟 (I)預合金粉末制備Ca)通過對金屬Mo粉及合金元素粉末進行混合、壓制、燒結制備初始坯料；(b)粉碎初始坯料制備預合金粉末。制備預合金粉末的目的是為了避免或減少裝料時由于Mo粉顆粒和合金元素粉末顆粒之間的密度及尺寸的不同而可能出現的偏析現象。為避免初始坯料和粉碎設備的過度碰撞、摩擦，從而造成預合金粉末的被污染，本專利技術先使用液氮處理初始坯料，使其變得更容易粉碎。這樣可以在較短的時間內達到預期的粉碎效果，從而避免或減少了初始坯料和粉碎設備的過度碰撞、摩擦。(2)包套的制作(a)選取本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉬合金管靶的生產方法，所述鉬合金管靶具有襯管和靶管，其特征在于：所述生產方法通過將由鉬和合金元素組成的預合金粉末置于專用包套中，在真空條件下進行熱等靜壓形成管靶，所述專用包套包括同軸設置的不銹鋼內管和低碳鋼外管以及用于固定所述不銹鋼內管和低碳鋼外管的兩端的固定座，其中：所述不銹鋼內管為適合作為鉬合金管靶的襯管的無磁性或弱磁性不銹鋼管，所述低碳鋼外管的壁厚小于所述不銹鋼內管的壁厚，且低碳鋼外管的內徑與不銹鋼內管的外徑的差值為所述靶管的厚度的2.1~2.3倍，所述低碳鋼外管上預焊有抽氣管，所述熱等靜壓的溫度為1000℃~1200℃，壓力大于等于100MPa，在熱等靜壓結束后，除去專用包套的低碳鋼外管和固定座，得到內為襯管外為靶管的坯材，該坯材經機加工即得所述鉬合金管靶。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘小亮，王廣欣，王樹森，
申請(專利權)人：蘇州晶純新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：