鉻靶材及其組合的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及濺射靶材技術領域，特別涉及一種鉻靶材及其組合的制造方法。
【背景技術】
[0002]真空濺鍍是由電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉積在基片上成膜，而最終達到對基片表面鍍膜的目的。
[0003]鉻靶材是真空濺射過程中經常用到的一種靶材。目前主要采用粉末冶金的方法制造鉻靶材，該粉末冶金工藝包括:將鉻粉末預壓成型；接著在熱等靜壓設備中對成型的鉻坯料進行等靜壓成型，形成靶材。
[0004]現有鉻靶材制造工藝中，熱等靜壓工藝復雜，使得鉻靶材制造時間長，而且熱等靜壓設備比較昂貴，這造成鉻靶材生產成本高。

【發明內容】

[0005]本發明解決的問題是，現有鉻靶材制造工藝成本較高。
[0006]為解決上述問題，本發明提供一種鉻靶材的制造方法，該制造方法包括:
[0007]提供鉻粉末；
[0008]將所述鉻粉末進行預壓成型處理以形成成型坯料；
[0009]對所述成型坯料進行真空熱壓燒結形成靶材坯料；
[0010]對所述靶材坯料進行機械加工形成鉻靶材。
[0011]可選地，所述將所述鉻粉末進行預壓成型處理包括:將裝有所述鉻粉末的模具放入靜壓機進行冷壓，所加壓強范圍為20MPa?30MPa。
[0012]可選地，所述真空熱壓燒結過程在真空感應燒結爐中進行。
[0013]可選地，所述真空熱壓燒結之前，對所述真空感應燒結爐抽真空至真空度為102Pa0
[0014]可選地，在所述抽真空后，所述真空熱壓燒結過程包括:
[0015]第一次升溫至真空感應燒結爐內溫度為1000°C?1200°C，第一次升溫速率為80C /min?12°C /min,第一次升溫后,保溫Ih?4h ;
[0016]第二次升溫至真空感應燒結爐內溫度為1300°C?1600°C，第二次升溫速率為50C /min?10°C /min,第二次升溫后,保溫Ih?4h ;
[0017]在第二次升溫和保溫后，以lt/min?2t/min的加壓速率對成型坯料進行加壓至20MPa/cm2 ?30MPa/cm2,保溫保壓 Ih ?3h。
[0018]可選地，在真空熱壓燒結后，對真空感應燒結爐和靶材坯料進行冷卻處理至350°C以下，將所述靶材坯料取出。
[0019]可選地，在真空熱壓燒結之前，將所述成型坯料放入石墨模具內，之后對裝有成型坯料的石墨模具進行真空熱壓燒結。
[0020]可選地，在所述抽真空后且真空熱壓燒結之前，向所述真空感應燒結爐內通入惰性氣體或氮氣。
[0021 ] 可選地，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
[0022]本發明還提供一種鉻靶材組合的制造方法，該制造方法包括:將上述任一鉻靶材的制造方法制得的鉻靶材與背板焊接在一起，形成鉻靶材組合。
[0023]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0024]本發明在對鉻粉末進行預壓成型處理后，直接對成型坯料進行真空熱壓燒結，而無需熱等靜壓處理過程。這樣縮短了鉻靶材制造時間，且無需用到熱等靜壓設備，顯著降低了鉻靶材生產成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明具體實施例的鉻靶材制造過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0027]參照圖1，本發明的鉻靶材的制造方法包括:
[0028]執行步驟SI，提供鉻粉末；
[0029]執行步驟S2，將鉻粉末進行預壓形成處理以形成成型坯料；
[0030]執行步驟S3，對成型坯料進行真空熱壓燒結形成靶材坯料；
[0031 ] 執行步驟S4，對靶材坯料進行機械加工形成鉻靶材。
[0032]本實施例的鉻靶材制作方法中，使用真空熱壓燒結工藝對成型坯料進行燒結，以實現致密化處理。與現有的鉻靶材制作工藝相比，本實施例方案無需進行熱等靜壓工藝，真空熱壓燒結工藝相比熱等靜壓工藝簡單且易操作，節約工藝時間。本實施例無需用到熱等靜壓設備，節約了生成成本。
[0033]具體地，在步驟SI中，考慮到之后形成的鉻靶材的純度，本步驟中選取純度以及其它各性能適宜的高純鉻粉末作為原材料，其中鉻粉末的純度為大于等于99.5%且小于等于 99.99%ο
[0034]執行步驟S2，將鉻粉末進行預壓成型處理包括:
[0035]將高純鉻粉末裝入預先制備的鋼模具內，該鋼模具的形狀與待形成的鉻靶材形狀相同，鋼模具的尺寸根據最終形成鉻靶材的尺寸來選擇。在裝入的時候注意攤平鉻粉末使其在鉻模具內盡量平整鋪實，鋼起到初步成型和保護所述鉻粉末的作用。
[0036]之后，對裝入鋼模具的鉻粉末進行預壓成型處理，預壓成型是為了將鉻粉末壓實，調整人工裝模造成的表面不平整，以及進一步壓實可以多裝粉末。具體地，將裝有鉻粉末的鋼模具放入靜壓機內，該靜壓機內設有壓柱，當壓柱向下移動時作用在鋼模具內的鉻粉末上表面并壓實鉻粉末，形成鉻坯料，其中鋼模具具有高強度以抵御壓柱壓力。另外對所述鉻粉末進行冷壓處理是為了向鋼模具內填充更多的鉻粉末，使得每個模具多裝鉻粉末，為后續形成致密的鉻靶材提供足夠的鉻原料。靜壓機對鉻粉末的預壓壓強范圍為20MPa?30MPa,可實現較好的壓實效果。如果該靜壓機對鉻粉末的預壓壓強小于20MPa，則壓實強度太低，無法將鉻粉末壓制成型，即使成型，成型坯料的結構疏松，在后續轉移過程中很容易散掉。如果該靜壓機對鉻粉末的預壓壓強大于30MPa，鋼模具無法承受該壓強產生的較大壓力，鋼模具在該較大壓力下容易變形。
[0037]在壓力作用下，鉻粉末的位錯密度大幅度增加，鉻粉末顆粒之間產生鍵連和重排過程，鉻顆粒之間因重排二相互靠攏，使得晶粒長大，鉻顆粒之間的空隙減小，鉻顆粒之間的晶界面積增大，從而擴大了鉻顆粒之間的接觸面，使得表面張力增加，進而產生鉻原子的大量遷移，鉻原子的遷移同樣通過錯位滑移、攀移、擴散、擴散蠕變等多種機制完成，其中擴散機制起主要作用。在本實施例中，經過預壓成型工藝值得的成型坯料結構穩定，具有一定的致密度，因而該靜壓機的壓力作用可將鉻粉末預壓成型。
[0038]在預壓處理后，將成型坯料轉移到石墨模具內，石墨模具與成型坯料的形狀相同。石墨模具的強度高、變形小、熔點高，且在加熱的情況下不易被氧化要求。
[0039]執行步驟S2，在真空感應燒結爐內進行真空熱壓燒結。真空感應燒結爐的工作原理是:在對燒結爐內進行抽真空后，利用中頻感應加熱的原理，使處于鎢坩堝產生高溫，高溫通過熱輻射傳導到石墨模具和其中的成型坯料中。
[0040]在真空感應熱壓燒結爐內，對成型坯料進行真空熱壓燒結過程包括:
[0041]首先，將石墨模具放入真空感應燒結爐中，將真空感應燒結爐的上下壓頭位置固定,如下壓頭與成型坯料的下表面相對，上壓頭與成型坯料的上表面相對。
[0042]接著，對真空感應燒結爐進行抽真空至真空度為10 2Pa,以排出真空感應燒結爐內的空氣等雜質，以免后續升溫加壓過程,空氣等雜質摻入鉻靶材中。抽真空后，向真空感應燒結爐中充入氬氣，氬氣作為保護氣體，基本不會與鉻反應以避免摻入雜質，而且氬氣還起到平衡內外壓強的效果。除氬氣外，作為變形例，保護氣體