權(quán)利要求

1.鉬合金靶材的制備方法，包括如下步驟： (1)配制原料：按照所述靶材各元素質(zhì)量配比稱取原料進行混合，得到混合粉末；其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材包括如下成分，Ni：10％～30％，Ti：5％～25％，W：1％～20％和Re：0.5％～5％，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，且Mo的質(zhì)量百分比≥50％； (2)冷等靜壓：將步驟(1)中的混合粉末裝入模具，進行冷等靜壓，得到冷壓坯體； (3)熱等靜壓：將冷壓坯體裝入包套，進行熱等靜壓，得到帶包套的熱壓坯體； (4)熱軋：將熱壓坯體的包套去除后，使用金屬板包覆熱壓坯體，然后進行熱軋?zhí)幚?，熱軋后去除鉬板，得到軋件； (5)退火：對軋件進行退火處理，得到所述鉬合金靶材。2.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材還包括0.01％-15％的M，所述M為Cr、Zr、Ta、Nb中的至少一種，所述M用于替代部分Ti；優(yōu)選地，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材包括Ni：15％～25％，Ti：10％～20％，W：1％～10％，Re：1％～5％和M：0％-5％，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，且Mo的質(zhì)量百分比≥50％。 3.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，所述靶材中成分Mo的原料為純度≥3N5的鉬粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2.5μm～4μm；優(yōu)選地，所述靶材中成分Ni的原料為純度≥3N的鎳粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2μm～3μm；優(yōu)選地，所述靶材中成分Ti的原料為純度≥3N的鈦粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2μm～4μm；優(yōu)選地，所述靶材中成分W的原料為純度≥3N5的鎢粉，其費氏粒度優(yōu)選為粒度2.0μm～3.0μm；優(yōu)選地，所述靶材成分Re的原料為錸粉或錸酸銨，所述錸粉的純度≥4N，費氏粒度優(yōu)選為2μm～4μm，所述錸酸銨純度≥4N，粒度優(yōu)選為150～350目。 4.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，所述鉬合金靶材中錸元素是以鎢錸合金粉末的形式加入；所述鎢錸合金粉末是將原料中的鎢粉與錸酸銨混合后經(jīng)還原處理獲得；優(yōu)選地，所述鎢錸合金粉末的鎢錸質(zhì)量比為95:5～50:50；優(yōu)選地，所述還原處理在氫氣氣氛中進行，所述還原處理的溫度為500℃～900℃，所述還原處理的時間為2h～8h。 5.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述混合的方式為球磨，所述球磨的球料比(0.5～2)：1；優(yōu)選地，所述球磨時間為10h～16h；優(yōu)選地，所述球磨在惰性氣體中進行；優(yōu)選地，所述惰性氣體為氬氣；優(yōu)選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為50～300r/min；優(yōu)選地，步驟(2)中，所述冷等靜壓的壓力為150～220MPa；優(yōu)選地，所述冷等靜壓的保壓時間為8～15min。 6.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述熱等靜壓的保溫溫度為900℃～980℃；優(yōu)選地，所述熱等靜壓的壓力為100MPa～170MPa；優(yōu)選地，所述熱等靜壓的保壓時間為2h～5h；優(yōu)選地，步驟(3)中，先對冷壓坯體進行整形后，再將冷壓坯體裝入包套進行真空抽氣密封；優(yōu)選地，真空抽氣至真空度為10 -1Pa；優(yōu)選地，步驟(3)中，所述熱壓坯體的坯體厚度為40mm～60mm；優(yōu)選地，步驟(3)中，所述熱軋工序的開坯溫度為1000℃～1350℃，終軋溫度為900-1100℃；優(yōu)選地，步驟(3)中，所述熱軋工序中，單道次軋制變形量為15％～25％，所述熱軋工序的總變形量為40％～80％；優(yōu)選地，所述熱軋工序中，每道次軋制前進行加熱保溫，保溫溫度為1000℃～1300℃，保溫的時間為30分鐘～120分鐘；優(yōu)選地，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度的基礎(chǔ)上降低大于0℃小于等于50℃；優(yōu)選地，所述熱軋在空氣或氬氣氣氛中進行。 7.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述金屬板的厚度為0.5～1mm；優(yōu)選地，軋件去除金屬板后還包括粗加工處理；優(yōu)選地，所述軋件的厚度為6mm～24mm；優(yōu)選地，所述金屬板為鉬板、不銹鋼板或鎳板，優(yōu)選為鉬板。 8.如權(quán)利要求1所述的鉬合金靶材的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述退火處理在氬氣氣氛中進行；優(yōu)選地，所述退火處理的溫度為950℃～1250℃，所述退火處理的保溫時間為60分鐘～120分鐘；優(yōu)選地，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材的晶粒尺寸≤100μm；優(yōu)選地，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材的晶粒度為4～5級；優(yōu)選地，步驟(5)中制備得到的同一鉬合金靶材中，晶粒度級差小于等于1，優(yōu)選為0；優(yōu)選地，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材為板型靶材。 9.如權(quán)利要求1-8所述的制備方法所制備的鉬合金靶材。 10.如權(quán)利要求9所述的鉬合金靶材的應(yīng)用，所述鉬合金靶材通過濺射方式附著在電子部件用層疊配線膜的主導(dǎo)電層上形成金屬覆蓋層；優(yōu)選地，所述電子部件為顯示器、半導(dǎo)體器件或薄膜太陽能電池。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及稀有金屬和粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬合金靶材及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

液晶顯示器、顯示面板等平面顯示裝置的技術(shù)升級換代需求，需要配線膜的低電阻化。同時，平板顯示器的大畫面、高精細度、高速響應(yīng)化，以及柔性面板的大型化，也要求較低的膜電阻水平。

薄膜晶體管(TFT)作為顯示面板的驅(qū)動元件，使用Al或Cu作為主配線材料。但是如果Al或Cu與Si直接接觸，會在制備過程中由于熱加工形成熱擴散，使得薄膜晶體管性能惡化。Mo及Mo-Nb、Mo-Ti等鉬合金具有較好的耐腐蝕性、耐熱性，與基板的密合性較好。但是在制備過程中，基板上形成層疊配線膜后，有時會長時間放置于大氣中。在顯示面板安裝信號電纜時，有時需在大氣中加熱，而且在使用氧化物的半導(dǎo)體薄膜中，為實現(xiàn)提高性能和穩(wěn)定化，需要在有氧環(huán)境下加熱處理，因此增強耐氧化性的需求很強烈。另外，便攜性的輕型、柔性顯示面板使用的樹脂膜與玻璃基板相比，具有透濕性，需要層疊配線膜具有較高的耐濕性。但是純Mo、Mo-Ti等材料的耐濕性和耐氧化性并不充分，有時會產(chǎn)生氧化，造成Al或Cu的電阻值顯著增加的問題。

專利《CN2012102930608》，公開了一種層疊布線膜用鉬合金靶材，為了改善純鉬鍍膜的耐濕性和耐氧化性，在鉬中添加了一定數(shù)量的Ni和Ti，，有助于電子部件的穩(wěn)定制造并提高可靠性。

專利《CN2014100909230》公開了一種電子部件用鉬合金靶材，通過添加Ni提高耐氧化性，添加W元素可以提高耐濕性；

專利《CN2017114460697》，公開了一種含有Ni，Nb，Ti等元素的鉬合金靶材成分，可以較好的改善純鉬的耐濕性和耐氧化性，并保持較低的膜電阻。

上述專利通過在鉬基體中添加一定量的Ni、Ti或W等元素，共同提高鉬靶材濺射膜的耐濕性、耐氧化性，并保持較低的電阻值。但是靶材的制備主要通過熱等靜壓(HIP)，隨著靶材長度的增大，HIP方式嚴(yán)重受制于HIP設(shè)備的尺寸，無法批量化生產(chǎn)高性能的鉬合金靶材，又由于目前鉬合金添加鈦后脆性大，大變形量時容易開裂，因此無法通過軋制、鍛造等變形方式來制備不同長度的靶材系列產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，提供一種鉬合金靶材及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的鉬合金靶材塑脆轉(zhuǎn)變溫度低、變形能力強，晶粒更為均勻，作為靶材制備膜層時膜層厚度更均勻，濺射速度更快。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的是：

第一方面，本發(fā)明提供一種鉬合金靶材的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制原料：按照所述靶材各元素質(zhì)量配比稱取原料進行混合，得到混合粉末；其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材包括如下成分，Ni：10％～30％(例如15％、20％、25％)，Ti：5％～25％(例如10％、15％、20％)，W：1％～20％(例如5％、12.5％、15％、17.5％)和Re：0.5％～5％(例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％)，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，且Mo的質(zhì)量百分比≥50％(例如55％、60％、65％、70％、75％、80％)；

(2)冷等靜壓：將步驟(1)中的混合粉末裝入模具，進行冷等靜壓，得到冷壓坯體；

(3)熱等靜壓：將冷壓坯體裝入包套，進行熱等靜壓，得到帶包套的熱壓坯體；

(4)熱軋：將熱壓坯體的包套去除后，使用金屬板包覆熱壓坯體，然后進行熱軋?zhí)幚恚瑹彳埡笕コf板，得到軋件；

(5)退火：對軋件進行退火處理，得到所述鉬合金靶材。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材還包括0.01％-15％(例如0.05％、0.1％、0.5％、1％、3％、5％、8％、11％、13％)的M，所述M為Cr、Zr、Ta、Nb中的至少一種，所述M用于替代部分Ti。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述靶材包括Ni：15％～25％(例如18％、21％、23％)，Ti：10％～20％(例如12％、14％、16％、18％)，W：1％～10％(例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％)，Re：1％～5％(例如2％、3％、4％)和M：0％-5％(例如1％、2％、3％、4％)，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)，且Mo的質(zhì)量百分比≥50％(例如55％、60％、65％、70％)。

Ni可以提高由本發(fā)明靶材形成的膜層的耐氧化性，Ti可以提高膜層的耐濕性，二者適量添加不僅可以保證膜層的耐氧化性和耐濕性，還能保證配線膜的低電阻，不影響刻蝕劑的刻蝕速度。

本發(fā)明鉬合金靶材中添加了少量的Re元素，特定比例的錸元素的添加，與鉬合金中特定比例的其他元素共同作用，使其在此鉬合金中發(fā)揮了“錸效應(yīng)”，改善鉬合金的室溫塑性，降低塑脆轉(zhuǎn)變溫度，細化晶粒等。通過在該鉬合金靶材中添加Re元素，可提高靶材的變形性能，在大變形量加工時也不會產(chǎn)生裂紋，由于靶材組織晶粒細小，優(yōu)選的鉬合金組分配比得到的靶材晶粒級差特別小，晶粒均勻，本發(fā)明靶材制備的膜層厚度更均勻，濺射速度更快。當(dāng)Re元素用量超過5％時，一方面是成本增加，另一方面是Re元素的大量添加會與其他成分形成合金相，使靶材中組織成分分布不均勻，影響后續(xù)鍍膜效果。當(dāng)Re元素用量小于0.5％時，則不能起到有效的細化晶粒以及增強靶材塑性的效果。

本發(fā)明中M元素具有耐濕性，可用于部分替換同樣具有耐濕性的Ti。但從靶材中各種成分相互作用的角度出發(fā)，優(yōu)選M元素僅僅可以部分替代Ti，另一方面，M元素的添加在提高鉬合金靶材耐濕性的同時，還能夠進一步改善鉬合金靶材的抗氧化性。

本發(fā)明的鉬合金靶材中，W元素不僅具有增強耐濕性的作用，而且同樣可以強化“錸效應(yīng)”，進一步細化晶粒，Re元素在鉬和鎢中會發(fā)揮“錸效應(yīng)”，改善材料的室溫塑性，降低塑脆轉(zhuǎn)變溫度，細化晶粒等作用，提高靶材的變形性能，另外，W元素可以改善本申請靶材形成的膜層的綜合性能，比如耐熱性。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述靶材中成分Mo的原料為純度≥3N5的鉬粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2.5μm～4μm(例如2.8μm、3μm、3.5μm、3.8μm)；優(yōu)選地，所述靶材中成分Ni的原料為純度≥3N的鎳粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2μm～3μm(例如2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm)；優(yōu)選地，所述靶材中成分Ti的原料為純度≥3N的鈦粉，其費氏粒度范圍優(yōu)選為2μm～4μm(例如2.3μm、2.6μm、3μm、3.3μm、3.6μm)；優(yōu)選地，所述靶材中成分W的原料為純度≥3N5的鎢粉，其費氏粒度優(yōu)選為粒度2.0μm～3.0μm(例如2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm)；優(yōu)選地，所述靶材成分Re的原料為錸粉或錸酸銨，所述錸粉的純度≥4N，費氏粒度優(yōu)選為2μm～4μm(例如2.3μm、2.6μm、3μm、3.3μm、3.6μm)，所述錸酸銨純度≥4N，粒度優(yōu)選為150～350目(例如180目、220目、260目、300目、325目)。

相比于使用鉬鈦合金粉末、鉬鎳合金粉末等合金粉末作為原料，本發(fā)明的優(yōu)選方案中，使用了純度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的鉬粉、鎳粉和鈦粉作為制備本發(fā)明的靶材的原料，能夠使得所制備的靶材中的成分分布更均勻、鍍膜效果更好。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述鉬合金靶材中錸元素是以鎢錸合金粉末的形式加入；所述鎢錸合金粉末是將原料中的鎢粉與錸酸銨混合后經(jīng)還原處理獲得；優(yōu)選地，所述鎢錸合金粉末的鎢錸質(zhì)量比為95:5～50:50(例如18:1、15:1、12:1、9:1、6:1、3:1、2:1)；優(yōu)選地，所述還原處理在氫氣氣氛中進行，所述還原處理的溫度為500℃～900℃(例如550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃)，所述還原處理的時間為2h～8h(例如3h、4h、5h、6h、7h)。

上述氫氣還原處理中，氣體流量根據(jù)還原爐膛大小而定，壓力為微正壓即可。選用錸酸銨作為錸源是為了使制備的鎢錸粉末更加均勻一致；也可以直接使用錸粉作為來源直接混料，但粉末均勻性不如采用錸酸銨摻鎢粉還原工藝。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(1)中，所述混合的方式為球磨，所述球磨的球料比(0.5～2)：1(例如0.8:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1)；優(yōu)選地，所述球磨時間為10h～16h(例如11h、12h、13h、14h、15h)；優(yōu)選地，所述球磨在惰性氣體中進行；優(yōu)選地，所述惰性氣體為氬氣；優(yōu)選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為50～300r/min(例如100r/min、150r/min、200r/min、250r/min)。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(2)中，所述冷等靜壓的壓力為150～220MPa(例如160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、210MPa)；優(yōu)選地，所述冷等靜壓的保壓時間為8～15min(例如9min、10min、11min、12min、13min、14min)。

本發(fā)明冷等靜壓工藝可以使所述冷壓坯體的相對密度為50％～75％；優(yōu)選地，所述模具為不銹鋼制作的板狀模具。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(3)中，所述熱等靜壓的保溫溫度為900℃～980℃(例如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃)；優(yōu)選地，所述熱等靜壓的壓力為100MPa～170MPa(例如110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa)；優(yōu)選地，所述熱等靜壓的保壓時間為2h～5h(例如2h、3h、4h)。

本發(fā)明熱等靜壓工序后得到的熱壓坯體的致密度可以達到100％。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(3)中，先對冷壓坯體進行整形后，再將冷壓坯體裝入包套進行真空抽氣密封；優(yōu)選地，真空抽氣至真空度為10 -1Pa。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(3)中，所述熱壓坯體的坯體厚度為40mm～60mm(例如42.5mm、45mm、47.5mm、50mm、52.5mm、55mm、57.5mm)。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(3)中，所述熱軋工序的開坯溫度為1000℃～1350℃(例如1150℃、1200℃、1250℃、1300℃)，終軋溫度為900-1100℃(例如950℃、1000℃、1050℃)。

本發(fā)明優(yōu)選方案通過在軋制過程適當(dāng)降溫每道次的軋制溫度即控制每道次開始軋制溫度比相鄰上一道次開始軋制溫度降低大于0℃小于等于50℃，這樣可以提高材料強度和可塑性。若每道次開始軋制溫度在相鄰上一道次開始軋制溫度基礎(chǔ)上降溫幅度太大，則會導(dǎo)致晶?？沽υ龃?，增加了軋坯開裂風(fēng)險，降低熱軋的成品率。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(3)中，所述熱軋工序中，單道次軋制變形量為15％～25％(例如17.5％、20％、22.5％)，所述熱軋工序的總變形量為40％～80％(例如45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％)；優(yōu)選地，所述熱軋工序中，每道次軋制前進行加熱保溫，保溫溫度為1000℃～1300℃(例如1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃)，保溫的時間為30分鐘～120分鐘(例如40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min)；優(yōu)選地，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度的基礎(chǔ)上降低大于0℃小于等于50℃(例如5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃)；優(yōu)選地，所述熱軋在空氣或氬氣氣氛中進行。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(4)中，所述金屬板的厚度為0.5～1mm(例如0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm)；優(yōu)選地，軋件去除金屬板后還包括粗加工處理；優(yōu)選地，所述軋件的厚度為6mm～24mm(例如8mm、10mm、12.5mm、15mm、17.5mm、20mm、22mm)；優(yōu)選地，所述金屬板為鉬板、不銹鋼板或鎳板，優(yōu)選為鉬板。

本發(fā)明中優(yōu)選金屬板材質(zhì)為鉬板，鉬板的基體為鉬元素，能夠減少其它成分元素污染，影響成分，也可以使用不銹鋼板或鎳板等其他金屬板。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(5)中，所述退火處理在氬氣氣氛中進行；優(yōu)選地，所述退火處理的溫度為950℃～1250℃(例如960℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃)、所述退火處理的保溫時間60分鐘～120分鐘(例如70min、80min、90min、100min、110min)。

本發(fā)明中，將退火溫度控制在此范圍，可以消除擠壓后靶材的各向異性，獲得組織均勻，晶粒細小的鉬合金靶材。退火溫度低于950℃，靶材組織未得到完全結(jié)晶，存在部分區(qū)域晶粒變形狀態(tài)，退火溫度高于1250℃會導(dǎo)致晶粒異常長大，出現(xiàn)混晶，導(dǎo)致組織分布不勻均，影響靶材濺射鍍膜的效果。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材的晶粒度≤100μm；優(yōu)選為60μm～95μm(例如65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm)。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材的晶粒度為4～5級；優(yōu)選地，步驟(5)中制備得到的同一鉬合金靶材中，晶粒度級差小于等于1，優(yōu)選為0。

在上述鉬合金靶材的制備方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，步驟(5)中制備得到的鉬合金靶材為板型靶材。

第二方面，本發(fā)明提供上述制備方法所制備的鉬合金靶材。

第三方面，本發(fā)明還提供了上述鉬合金靶材的應(yīng)用，所述鉬合金靶材通過濺射方式附著在電子部件用層疊配線膜的主導(dǎo)電層上形成金屬覆蓋層；優(yōu)選地，所述電子部件為顯示器、半導(dǎo)體器件或薄膜太陽能電池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果是：

1)在添加錸元素后，增加了靶材塑韌性，提高靶材的變形加工能力。

2)鉬合金靶材經(jīng)過后續(xù)制備過程中的熱軋和退火，可以細化晶粒尺寸，可獲得晶粒尺寸≤100μm，晶粒度4～5級的均勻細晶靶材。

3)本申請通過添加少量的錸與其他組分配合，有效起到改善靶材性能和加工能力的作用。

4)本申請制備的鉬合金靶材晶粒細小，濺射速率比晶粒粗大的靶的濺射速率快；而且晶粒尺寸相差較小(分布均勻)，靶濺射沉積的薄膜的厚度分布更均勻。用本申請制備的鉬合金靶材濺射所得的薄膜的質(zhì)量可得到大幅度的改善。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1方法制備的鉬合金靶材的金相組織圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述，給出的實施例僅為了闡明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。以下提供的實施例可作為本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員進行進一步改進或應(yīng)用的基礎(chǔ)，并不以任何方式構(gòu)成對本發(fā)明的具體限制。

下述實施例中的試驗方法中，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，可按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。下述實施例中所用的材料，均可從常規(guī)商業(yè)途徑得到。

本發(fā)明通過Re元素在鉬和鎢中發(fā)揮的“錸效應(yīng)”，改善鉬合金的室溫塑性，降低塑脆轉(zhuǎn)變溫度，細化晶粒等。通過在鉬合金靶材中添加Re元素和W元素，還可以提高靶材的變形性能，即可以通過軋制等變形方式，來制備大尺寸的板狀靶材，通過退火處理，得到具有均勻細晶的靶材。

以下通過具體實施例對本申請進行詳細說明。

如無特殊說明，以下實施例中所指粉末粒度均為費氏粒度，比例為質(zhì)量比。

本申請實施例中晶粒度級別測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T6394金屬平均晶粒度測定方法》。

以下實施例所指成品率為熱軋?zhí)幚砗蟮玫降暮细褴埣?shù)量/進行熱軋的熱壓坯體的數(shù)量*100％。

實施例1：一種鉬合金靶材及制備方法，包含如下步驟：

步驟1，將純度3N5的純Mo粉，粒度3.2μm，純度3N的Ni粉，粒度3.0μm，純度3N的Ti粉，粒度2.8μm，純度3N5的鎢粉，粒度3.0μm，純度4N的錸粉，粒度3.2μm，按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re＝60:20:18:1:1，配置140Kg原料；

步驟2，將步驟1得到的粉末，放入球磨罐中，球料比2:1，抽氣至負壓，充入氬氣至一個大氣壓，進行球磨，球磨時間10h，球磨的轉(zhuǎn)速為200r/min；

步驟3，將步驟2得到的混合后的粉末放入不銹鋼制作的模具中，進行冷等靜壓成形，壓制壓力150MPa，保壓時間10分鐘，制得冷壓坯體；

步驟4，對冷壓坯體進行整形，坯料幾何尺寸規(guī)則完整；

步驟5，將整形后的壓坯放入包套中，抽氣至10 -1Pa，保持抽氣4h，密封；

步驟6，將步驟5的包套進行HIP，溫度為930℃，壓力130MPa，保壓時間3h，制得熱壓坯體；

步驟7，將步驟6的熱壓坯體的包套機加工去掉，保證板料大面平整，無凸起，熱壓坯體厚度52mm；

步驟8，將步驟7得到的熱壓坯體使用0.5mm的鉬板包覆，放入馬弗爐中，在空氣氣氛中加熱至開坯溫度1350℃，保溫時間90分鐘，單道次變形率15～25％，每道次軋制之前均需重新回到爐中加熱保溫，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫50℃，每道次軋制前加熱保溫時間均為90分鐘，軋制道次4次，終軋溫度1100℃，所得軋件尺寸為20mm×240mm×2900mm(厚度×寬度×長度)；

步驟9，將步驟8所得軋件去除鉬板，機加工得到尺寸為18mm×230mm×2750mm(厚度×寬度×長度)的軋件；

步驟10，將步驟9的軋件進行Ar氣氣氛下的退火處理，退火溫度1200℃，保溫時間60分鐘，得到晶粒尺寸70μm～95μm的均勻細晶板材，參見圖1，晶粒度級別為4級。

本實施例得到的板狀靶材無裂紋，成品率100％。

實施例2：一種鉬合金靶材及制備方法，包含如下步驟：

步驟1，將純度3N5的純Mo粉，粒度3.8μm，純度3N的Ni粉，粒度2.4μm，純度3N的Ti粉，粒度3.0μm，純度3N5的鎢粉，粒度2.5μm，純度4N的錸酸銨，粒度3.5μm，按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re＝68:15:10:5:2，配置140Kg原料，其中錸的添加為：先將原料中的鎢粉與錸酸銨混合，在氫氣氣氛中于750℃還原4h得到鎢錸合金粉末，將還原后的鎢錸合金粉末添加到剩余原料粉末中；

步驟2，將步驟1得到的粉末，放入球磨罐中，球料比1:2，抽氣至負壓，充入氬氣至一個大氣壓，進行球磨，球磨時間16h，球磨的轉(zhuǎn)速為200r/min；

步驟3，將步驟2得到的混合后的粉末放入不銹鋼制作的模具中，進行冷等靜壓成形，壓制壓力200MPa，保壓時間8分鐘，制得冷壓坯體；

步驟4，對冷壓坯體進行整形，坯料幾何尺寸規(guī)則完整；

步驟5，將整形后的壓坯放入包套中，抽氣至10 -1Pa，保持抽氣4h，密封；

步驟6，將步驟5的包套進行HIP，溫度為950℃，壓力150MPa，保壓時間4h，制得熱壓坯體；

步驟7，將步驟6的熱壓坯體的包套機加工去掉，保證板料大面平整，無凸起，熱壓坯體厚度50mm；

步驟8，將步驟7得到的熱壓坯體使用1mm的鉬板包覆，放入馬弗爐中，在空氣氣氛中加熱至開坯溫度1350℃，保溫時間90分鐘，單道次變形率15～25％，每道次軋制之前均需重新回到爐中加熱保溫，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫50℃，每道次軋制前加熱保溫時間均為90分鐘，軋制道次5次，終軋溫度1050℃，所得軋件尺寸為18mm×240mm×2900mm(厚度×寬度×長度)；

步驟9，將步驟8所得軋件去除鉬板，機加工得到尺寸為16mm×230mm×2750mm(厚度×寬度×長度)的軋件；

步驟10，將步驟9的軋件進行Ar氣氣氛下的退火處理，退火溫度1150℃，保溫時間90分鐘，得到晶粒尺寸65μm～90μm的均勻細晶板材，晶粒度級別為4級。

本實施例得到的板狀靶材無裂紋，成品率100％。

實施例3：一種鉬合金靶材及制備方法，包含如下步驟：

步驟1，將純度3N5的純Mo粉，粒度3.2μm，純度3N的Ni粉，粒度3.5μm，純度3N的Ti粉，粒度3.5μm，純度3N5的鎢粉，粒度3.2μm，純度4N的錸酸銨，粒度3.5μm，按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re＝60:15:10:10:5，配置70Kg原料，其中錸的添加為：先將原料中的鎢粉與錸酸銨混合，在氫氣氣氛中于800℃還原3h得到鎢錸合金粉末，將還原后的鎢錸合金粉末添加到剩余原料粉末中；

步驟2，將步驟1的得到的粉末，放入球磨罐中，球料比1:1，抽氣至負壓，充入氬氣至一個大氣壓，進行球磨，球磨時間13h，球磨的轉(zhuǎn)速為200r/min；

步驟3，將步驟2得到的混合后的粉末放入不銹鋼制作的模具中，進行冷等靜壓成形，壓制壓力150MPa，保壓時間15分鐘，制得冷壓坯體；

步驟4，對冷壓坯體進行整形，坯料幾何尺寸規(guī)則完整；

步驟5，將整形后的壓坯放入包套中，抽氣至10 -1Pa，保持抽氣5h，密封；

步驟6，將步驟5的包套進行HIP，溫度為980℃，壓力140MPa，保壓時間4h，制得熱壓坯體；

步驟7，將步驟6的熱壓坯體的包套機加工去掉，保證板料大面平整，無凸起，熱壓坯體厚度45mm；

步驟8，將步驟7得到的熱壓坯體的使用1mm的鉬板包覆，放入馬弗爐中，在空氣氣氛中加熱至開坯溫度1350℃，保溫時間90分鐘，單道次變形率15～25％，每道次軋制之前均需重新回到爐中加熱保溫，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫50℃，每道次軋制前加熱保溫時間均為90分鐘，軋制道次4次，終軋溫度1100℃，所得軋件尺寸為20mm×240mm×1500mm(厚度×寬度×長度)；

步驟9，將步驟8所得軋件去除鉬板，機加工得到尺寸為18mm×230mm×1350mm(厚度×寬度×長度)的軋件；

步驟10，將步驟9的軋件進行Ar氣氣氛下的退火處理，退火溫度1200℃，保溫時間90分鐘，得到晶粒尺寸65～90μm的均勻細晶板材，晶粒度級別為4級。

本實施例得到的板狀靶材無裂紋，成品率100％。

實施例4：一種鉬合金靶材及制備方法，包含如下步驟：

步驟1，將純度3N5的純Mo粉，粒度3.8μm，純度3N的Ni粉，粒度3.5μm，純度3N的Ti粉，粒度3.2μm，純度3N5的鎢粉，粒度2.5μm，純度4N的錸粉，粒度2.8μm，按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re＝65:15:10:5:5，配置70Kg原料；

步驟2，將步驟1的得到的粉末，放入球磨罐中，球料比1:1，抽氣至負壓，充入氬氣至一個大氣壓，進行球磨，球磨時間12h，球磨的轉(zhuǎn)速為200r/min；

步驟3，將步驟2得到的混合后的粉末放入不銹鋼制作的模具中，進行冷等靜壓成形，壓制壓力200MPa，保壓時間10分鐘，制得冷壓坯體；

步驟4，對冷壓坯體進行整形，坯料幾何尺寸規(guī)則完整；

步驟5，將整形后的壓坯放入包套中，抽氣至10 -1Pa，保持抽氣4h，密封；

步驟6，將步驟5的包套進行HIP，溫度為940℃，壓力170MPa，保壓時間3h，制得熱壓坯體；

步驟7，將步驟6的熱壓坯體的包套機加工去掉，保證板料大面平整，無凸起，熱壓坯體厚度50mm；

步驟8，將步驟7得到的熱壓坯體使用0.5mm的鉬板包覆，放入馬弗爐中，在空氣氣氛中加熱至開坯溫度1350℃，保溫時間90分鐘，單道次變形率15～25％，每道次軋制之前均需重新回到爐中加熱保溫，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫50℃，每道次軋制前加熱保溫時間均為90分鐘，軋制道次5次，終軋溫度1050℃，所得軋件尺寸為22mm×240mm×1500mm(厚度×寬度×長度)；

步驟9，將步驟8所得軋件去除鉬板，機加工得到尺寸為20mm×230mm×1350mm的軋件；

步驟10，將步驟9的軋件進行Ar氣氣氛下的退火處理，退火溫度1250℃，保溫時間60分鐘，得到晶粒尺寸60μm～85μm的均勻細晶板材，晶粒度級別為5級。

本實施例得到的板狀靶材無裂紋，成品率100％。

實施例5：一種鉬合金靶材及制備方法，包含如下步驟：

步驟1，將純度3N5的純Mo粉，粒度3.2μm，純度3N的Ni粉，粒度3.0μm，純度3N的Ti粉，粒度2.8μm，純度3N5的鎢粉，粒度3.0μm，純度4N的錸粉，粒度3.2μm，Cr的原料為鉻粉，按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re：Cr＝60:20:16:1:1:2，配置140Kg原料；

步驟2，將步驟1的得到的粉末，放入球磨罐中，球料比2:1，抽氣至負壓，充入氬氣至一個大氣壓，進行球磨，球磨時間10h，球磨的轉(zhuǎn)速為200r/min；

步驟3，將步驟2得到的混合后的粉末放入不銹鋼制作的模具中，進行冷等靜壓成形，壓制壓力150MPa，保壓時間10分鐘，制得冷壓坯體；

步驟4，對冷壓坯體進行整形，坯料幾何尺寸規(guī)則完整；

步驟5，將整形后的壓坯放入包套中，抽氣至10 -1Pa，保持抽氣4h，密封；

步驟6，將步驟5的包套進行HIP，溫度為930℃，壓力130MPa，保壓時間3h，制得熱壓坯體；

步驟7，將步驟6的熱壓坯體的包套機加工去掉，保證板料大面平整，無凸起，熱壓坯體厚度52mm；

步驟8，將步驟7得到的熱壓坯體使用0.5mm的鉬板包覆，放入馬弗爐中，在空氣氣氛中加熱至開坯溫度1350℃，保溫時間90分鐘，單道次變形率15～25％，每道次軋制之前均需重新回到爐中加熱保溫，每道次軋制前加熱保溫溫度在前一道次軋制前加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫50℃，每道次軋制前加熱保溫時間均為90分鐘，軋制道次4次，終軋溫度1150℃，所得軋件尺寸為24mm×240mm×2900mm(厚度×寬度×長度)；

步驟9，將步驟8所得軋件去除鉬板，機加工得到尺寸為22mm×230mm×2750mm(厚度×寬度×長度)的軋件；

步驟10，將步驟9的軋件進行Ar氣氣氛下的退火處理，退火溫度1200℃，保溫時間60分鐘，得到晶粒尺寸60μm～90μm的均勻細晶板材，晶粒度級別為4～5級。

本實施例得到的板狀靶材無裂紋，成品率100％。

對比例1

該對比例按照靶材中各元素質(zhì)量比Mo：Ni：Ti：W：Re＝55:20:18:1:6，配置140Kg原料，其余與實施例1相同。

對比例1制備的鉬合金靶材，成本大大提高，而且錸含量過高，反而增加了變形的困難性，變形過程中坯料表面出現(xiàn)裂紋。同時，Re含量較多時，Re可與其它組元形成合金相，影響后續(xù)鍍膜效果。

本對比例得到晶粒尺寸70～100μm的均勻細晶板材，晶粒度級別為4級。

本對比例得到的板狀靶材產(chǎn)生裂紋，成品率55％。

對比例2

與實施例1相同，區(qū)別僅在于本對比例的退火溫度為1350℃。

本對比例的退火溫度過高，導(dǎo)致部分晶粒異常長大，得到的板狀靶材晶粒度尺寸較大，出現(xiàn)混晶，局部有較大晶粒，晶粒尺寸為75μm～130μm，晶粒度為3～4級。

本對比例得到的板狀靶材產(chǎn)生裂紋，成品率90％。

對比例3

與實施例1相同，區(qū)別僅在于本對比例的軋制工藝中單道次變形量為30％。

在本對比例的軋制過程中，第一道次出現(xiàn)邊裂，第二道次開裂，無法制備為板材。

對比例4

與實施例1相同，區(qū)別僅在于本對比例的軋制工藝中，每道次加熱保溫溫度在前一次加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫80℃。

本對比例得到的板狀靶材晶粒尺寸為60μm～120μm，同一板材中晶粒度為3～5級。

本對比例得到的板狀靶材產(chǎn)生裂紋，成品率60％。

本對比例中，熱軋時每道次加熱保溫溫度在前一次加熱保溫溫度基礎(chǔ)上降溫幅度太大，導(dǎo)致晶粒抗力增大，增加了軋坯開裂風(fēng)險，降低熱軋的成品率。

以上對本發(fā)明進行了詳述。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍，以及無需進行不必要的實驗情況下，可在等同參數(shù)、比例和條件下，在較寬范圍內(nèi)實施本發(fā)明。雖然本發(fā)明給出了特殊的實施例，應(yīng)該理解為，可以對本發(fā)明作進一步的改進?？傊幢景l(fā)明的原理，本申請欲包括任何變更、用途或?qū)Ρ景l(fā)明的改進，包括脫離了本申請中已公開范圍，而用本領(lǐng)域已知的常規(guī)技術(shù)進行的改變。按以下附帶的權(quán)利要求的范圍，可以進行一些基本特征的應(yīng)用。

鉬合金靶材制備方法、鉬合金靶材和應(yīng)用.pdf