一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法技术

一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法，采用高纯锡锭和高纯铟锭配置锡铟合金靶材成分，控制锡铟合金靶材成分中锡的含量为50％～95wt.％，铟的含量为5％～50wt.％；在电阻炉升温到260℃～300℃后，将高纯锡锭在石墨坩埚中加热熔化后，加入高纯铟锭并搅拌，得到合金熔体；将合金熔体浇铸到钢模中获得合金锭；将合金锭于100

【技术实现步骤摘要】
一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法


[0001]本专利技术涉及一种针对锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理的方法，用来生产高纯度细晶粒的高性能靶材，属于新材料制备与成形领域。

技术介绍

[0002]随着电子器件的液晶显示技术提升，在其表层需要通过真空溅射技术涂覆纳米级别的各种膜层材料，每种膜层材料可以发挥不同的性能，从而满足最终电子器件上液晶显示的性能要求。在相关的真空溅射镀层材料中，锡铟合金膜层可以起到增加电阻、降低屏蔽等电磁学物理性能的作用，属于在5G通讯、手机应用等领域重要的一类膜层材料。而这种膜层材料需要应用到锡铟合金靶材。与大量液晶显示屏上应用的氧化锡铟(ITO)靶材(如中国专利申请CN114436642A公开的一种氧化铟锡合金靶材)不同的是，氧化锡铟靶材是一种氧化锡和氧化铟的陶瓷靶材，不具备金属特性，为与该氧化锡铟陶瓷靶材匹配，需要开发的是锡铟合金靶材，该靶材具备的是金属特性，而非氧化物陶瓷特性的靶材。
[0003]锡铟靶材的制备技术传统采用铜模浇铸法。一般将一定厚度的铜板加工出适当的厚度凹槽，将加热熔化后的锡铟合金浇铸在凹槽中，再经过打磨和尺寸精度加工，获得需要的靶材。浇铸过程中，由于锡铟合金温度较高，和铜接触，会与铜反应产生化合物，影响到锡铟靶材的纯度和晶粒度，尤其是浇铸冷却条件不均匀，容易在锡铟靶材中生产铸造缺陷，影响靶材的性能。为改善浇铸锡铟靶材的性能，中国专利申请CN111809152A公开的一种铟锡合金靶材的制备方法采用轧制方式，使铸造后的铟锡合金靶材产生≥20％的变形量，获得靶坯纯度高，晶粒大小均匀且粒度较小，平均粒度为100～150μm，组分均匀性好，铟锡组分偏差小于
±
0.5％。中国技术专利CN208869647U和CN208869648U提供了两种生产不同形状尺寸的铟锡合金靶材的装置。
[0004]其他针对锡铟靶材的技术基本都是氧化锡铟材质，该靶材属于陶瓷材料，很少有针对锡铟合金靶材的加工技术的报道，因此，要提升锡铟靶材的性能，需要采用新型的靶材加工技术，通过成分、显微组织、晶粒尺寸、晶体取向等因素的综合调控，实现满足优良性能的锡铟靶材的制备加工。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种可以获得高质量真空溅射镀膜膜层、并易于实现锡铟靶材批量化生产的锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法。
[0006]本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法，步骤如下：
[0008]S1：采用纯度≥99.99％的高纯锡锭和纯度≥99.99％的高纯铟锭配置锡铟合金靶材成分，控制锡铟合金靶材成分中锡的含量为50％～95wt.％，铟的含量为5％～50wt.％；
[0009]S2：在电阻炉升温到260℃～300℃后，将高纯锡锭放置在石墨坩埚中加热，待锡锭熔化后，将高纯铟锭加入熔化后的锡液中，使用石墨棒搅拌，使两种金属熔化后混合均匀形
成合金熔体；
[0010]S3：将合金熔体浇铸到钢模中，冷却凝固获得合金锭；
[0011]S4：将浇铸得到的合金锭放入电炉中于100
±
10℃热处理16～24h；
[0012]S5：将热处理完成后的合金锭除去表面的氧化皮，然后采用挤压机挤压、或者锻造机锻造、或轧机轧制成所需形状和尺寸，得到初加工锡铟合金靶材；
[0013]S6：将初加工锡铟合金靶材放入加热炉中，于125
±
10℃退火10min～60min，获得等轴形状且晶粒尺寸在30～50μm、晶粒无明显方向性的再结晶晶粒的锡铟合金靶材。
[0014]进一步地，上述步骤S3中将合金熔体浇铸到钢模中冷却凝固时，所述钢模进行通水冷却；
[0015]进一步地，上述步骤S3中浇铸得到的合金锭为圆锭或者长方形的扁锭。
[0016]进一步地，将上述步骤S3中浇铸得到的圆锭放入电炉中于100
±
10℃热处理16～24h，然后车削去掉外表的氧化皮，再用挤压机挤压成型。
[0017]进一步地，将上述步骤S3中浇铸得到的扁锭放入电炉中于100
±
10℃热处理16～24h，然后铣削加工去掉表面的氧化皮，再用锻造机进行锻造，每次锻造的变形量控制在10％～15％，当累积的变形量到50％～70％时，将锻造的锡铟合金放置在电炉中，于100
±
10℃加热10min～60min进行退火，出炉后再继续锻造；重复上述步骤直到获得需要的尺寸。
[0018]进一步地，将上述步骤S3中浇铸得到的扁锭放入电炉中于100
±
10℃热处理16～24h，然后铣削加工去掉表面的氧化皮，再用轧机轧制，每次轧制的变形量控制在15％～20％，当累积的变形量超过50％后，进行再结晶退火，将轧制的锡铟合金放置在电炉中，于125
±
10℃加热10min～60min进行退火，出炉后再继续轧制；重复上述步骤直到获得需要的尺寸。
[0019]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0020]1、针对锡铟靶材的塑性变形(挤压、锻造和轧制)和不同温度的热处理技术配合，不但可以软化由于塑性变形产生的加工硬化，使靶材承受足够大的总变形量从而可以实现塑性加工，还可以有效调控锡铟合金内部显微组织结构，获得晶粒形状等轴、尺寸在30～50μm，晶粒无明显方向性的合金靶材显微组织，这种微观组织结构可以有利于靶材进行后续均匀的溅射这是获得优质膜层的关键。
[0021]2、采用水冷钢模铸造方式，可以使锡铟合金熔体快速凝固，提升铸造生产效率的同时，细化铸态下的晶粒尺寸,减少铸造缺陷。将铸锭进行均匀化热处理，可以有效改善锡、铟两种合金元素在铸锭中分布，提升合金铸锭的后续塑性变形能力并最终提升锡铟合金靶材的成分均匀性。
[0022]3、将锡铟合金靶材铸造成锭后再进行塑性变形和热处理，工艺灵活，可以批量生产出不同规格尺寸的靶材，有利于不同尺寸规格靶材的后续加工应用。这种工艺锡铟靶材的材料性能好，生产成本低，适合规模化生产。
附图说明
[0023]图1是实施例1用水冷钢模浇铸得到的Sn
‑
In合金锭显微组织形貌；
[0024]图2是实施例1中经过挤压后得到的锡铟合金靶材显微组织形貌；
[0025]图3是实施例2用水冷钢模浇铸得到的Sn
‑
In合金锭显微组织形貌；
[0026]图4是实施例2采用锻造后得到的锡铟合金靶材并且经过热处理后的显微组织形貌；
[0027]图5是实施例3采用轧制后的锡铟合金靶材显微组织形貌；
[0028]图6是实施例3轧制的锡铟合金靶材经热处理退火后的再结晶组织形貌。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例进一步阐述本专利技术的内容。实施例不用来限制本专利技术的保护范围。在不背离本专利技术技术方案实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法，其特征在于，步骤如下：S1：采用纯度≥99.99％的高纯锡锭和纯度≥99.99％的高纯铟锭配置锡铟合金靶材成分，控制锡铟合金靶材成分中锡的含量为50％～95wt.％，铟的含量为5％～50wt.％；S2：在电阻炉升温到260℃～300℃后，将高纯锡锭放置在石墨坩埚中加热，待锡锭熔化后，将高纯铟锭加入熔化后的锡液中，使用石墨棒搅拌，使两种金属熔化后混合均匀形成合金熔体；S3：将合金熔体浇铸到钢模中，冷却凝固获得合金锭；S4：将浇铸得到的合金锭放入电炉中于100
±
10℃热处理16～24h；S5：将热处理完成后的合金锭除去表面的氧化皮，然后采用挤压机挤压、或者锻造机锻压、或轧机轧制成所需形状和尺寸，得到初加工锡铟合金靶材；S6：将初加工锡铟合金靶材放入加热炉中，于125
±
10℃退火10min～60min，获得等轴形状且晶粒尺寸在30～50μm、晶粒无明显方向性的再结晶晶粒的锡铟合金靶材。2.根据权利要求1所述的一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法，其特征在于，上述步骤S3中将合金熔体浇铸到钢模中冷却凝固时，所述钢模进行通水冷却。3.根据权利要求1或2所述的一种锡铟合金靶材的塑性变形加工和热处理方法，其特征在于，上述步骤S3中浇铸得到的合金锭为圆锭或者长方形的扁锭...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐芸生，余琨，张家涛，贾元伟，储鑫，梁华鑫，李政，宋觉敏，
申请(专利权)人：云南锡业集团控股有限责任公司研发中心，
类型：发明
国别省市：