铝钪合金靶材及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供了一种铝钪合金靶材及其制备方法、应用，涉及铝合金靶材加工的技术领域，包括以下步骤：铝钪合金锭经喷射沉积后得到铝钪合金靶坯，再进行致密化处理，机加工，得到铝钪合金靶材。本发明专利技术解决了现有技术以铸造方式生产高钪含量的铝钪合金靶材时Al3Sc粒子大、分布不均匀、裂纹以及孔洞缺陷多的技术问题，同时也避免了粉末冶金法生产时的工艺复杂、氧含量高以及价格高的问题，达到了铝钪合金靶材的Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹的技术效果。技术效果。

【技术实现步骤摘要】
铝钪合金靶材及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及铝合金靶材加工的
，尤其是涉及一种铝钪合金靶材及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]铝钪合金靶材(AlSc)用于3C行业，作为芯片的薄膜材料，能够显著提高电子元件的压电性能，例如微机电元件MEMS等。
[0003]钪含量在8～45at％Sc(原子比)之间的铝钪合金靶材均有应用，铝钪合金靶材的压电性能随着钪含量的增加而增加，同时也增加了制作难度。铝钪合金靶材常用的制作方法有熔炼铸造，机加工，其工艺简单，然而，当钪含量>15at％Sc时，铸造的制作方式通常会导致铸锭出现裂纹、孔洞以及成分不均匀等的现象，造成无法生产高质量靶材，通常的改进方式有粉末冶金，压制成型，烧结，但却存在着过程长和成本高的问题，同时在制备和压型的过程中，粉末长时间与空气接触会导致氧含量高的问题。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种铝钪合金靶材的制备方法，工艺简单、易于操作，能够制备得到Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹的铝钪合金靶材。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种铝钪合金靶材，具有Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹的优势。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种铝钪合金靶材的应用，有利于提高微机电元件的性能，应用效果突出。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]第一方面，一种铝钪合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0010]铝钪合金锭经喷射沉积后得到铝钪合金靶坯，再进行致密化处理，机加工，得到所述铝钪合金靶材。
[0011]进一步的，所述喷射沉积的方法包括以下步骤：
[0012]铝钪合金锭在喷射沉积炉中熔化后得到熔体，再注入漏包中，之后喷射沉积在收集盘上并冷却，得到所述铝钪合金靶坯；
[0013]优选地，所述喷射沉积炉的真空度在3
×
10
‑2～3
×
10
‑3MPa之间；
[0014]优选地，所述熔体的温度为1000～1500℃；
[0015]优选地，所述漏包的温度为800～1000℃。
[0016]进一步的，所述喷射沉积的导流管的直径为2～5mm；
[0017]优选地，所述喷射沉积的雾化气体包括Ar和N2中的至少一种；
[0018]优选地，所述雾化气体的压力为0.5～2MPa；
[0019]优选地，所述喷射沉积的沉积距离为100～400mm。
[0020]进一步的，所述收集盘的转速为50～100转/分钟；
[0021]优选地，所述收集盘的下降速度为10～500mm/分钟；
[0022]优选地，所述收集盘包括带有冷却功能的收集盘；
[0023]优选地，所述冷却的方式包括采用冷却水进行冷却；
[0024]优选地，所述冷却水的水压为1～2MPa。
[0025]进一步的，所述铝钪合金锭的制备方法包括以下步骤：
[0026]金属铝和金属钪混合熔炼，得到所述铝钪合金锭；
[0027]优选地，所述熔炼包括真空熔炼；
[0028]优选地，所述熔炼的真空度在3
×
10
‑2～3
×
10
‑3MPa之间；
[0029]优选地，所述熔炼的温度为1000～1500℃，熔炼的时间为0.5～1h。
[0030]进一步的，所述致密化处理包括等静压处理；
[0031]优选地，所述等静压处理的温度为500～700℃；
[0032]优选地，所述等静压处理的压力为100～300MPa，等静压处理的时间为3～5h。
[0033]进一步的，所述机加工包括线切割；
[0034]优选地，所述机加工之后还包括探伤检查和焊接的步骤。
[0035]第二方面，一种上述任一项所述的制备方法制备得到的铝钪合金靶材。
[0036]进一步的，所述铝钪合金靶材的钪含量在15at％以上；
[0037]优选地，所述铝钪合金靶材的氧含量为100～600ppm；
[0038]优选地，所述铝钪合金靶材中Al3Sc粒子的尺寸为25～80μm。
[0039]第三方面，一种上述任一项所述的铝钪合金靶材在微机电元件制备中的应用。
[0040]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0041]本专利技术提供的铝钪合金靶材的制备方法，采用喷射沉积技术，铝钪合金沉积后能够快速凝固并逐层焊接，特别适用于高钪合金(20～45at％Sc)的铝钪靶材的生产，由此得到的合金靶材具有Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹等的特点，解决了现有技术生产高钪含量的铝钪合金靶材时Al3Sc粒子大、分布不均匀、裂纹、孔洞缺陷多、工艺复杂、氧含量高以及成本高的技术问题；本专利技术提供的制备方法，工艺简单、易于操作，适合工厂化生产。
[0042]本专利技术提供的铝钪合金靶材，具有Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹的优势。
[0043]本专利技术提供的铝钪合金靶材的应用，有利于提高微机电元件的性能，应用效果突出。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术实施例1提供的铝钪合金靶材的制备流程图；
[0046]图2为本专利技术实施例1提供的铝钪合金靶材的喷射沉积示意图。
具体实施方式
[0047]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]根据本专利技术的第一个方面，提供了一种铝钪合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
[0049]铝钪合金锭经喷射沉积后得到铝钪合金靶坯，再进行致密化处理，机加工，得到铝钪合金靶材。
[0050]本专利技术提供的铝钪合金靶材的制备方法，采用喷射沉积技术，铝钪合金沉积后能够快速凝固并逐层焊接，特别适用于高钪合金(20～45at％Sc)的铝钪靶材的生产，由此得到的合金靶材具有Al3Sc粒子细小、含氧低、成分均匀以及无裂纹等的特点，解决了现有技术生产高钪含量的铝钪合金靶材时Al3Sc粒子大、分布不均匀、裂纹、孔洞缺陷多、工艺复杂、氧含量高以及成本高的技术问题；本专利技术提供的制备方法，工艺简单、易于操作，适合工厂化生产。
[0051]在一种优选的实施方式中，本专利技术喷射沉积的方法包括以下步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝钪合金靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：铝钪合金锭经喷射沉积后得到铝钪合金靶坯，再进行致密化处理，机加工，得到所述铝钪合金靶材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷射沉积的方法包括以下步骤：铝钪合金锭在喷射沉积炉中熔化后得到熔体，再注入漏包中，之后喷射沉积在收集盘上并冷却，得到所述铝钪合金靶坯；优选地，所述喷射沉积炉的真空度在3
×
10
‑2～3
×
10
‑3MPa之间；优选地，所述熔体的温度为1000～1500℃；优选地，所述漏包的温度为800～1000℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷射沉积的导流管的直径为2～5mm；优选地，所述喷射沉积的雾化气体包括Ar和N2中的至少一种；优选地，所述雾化气体的压力为0.5～2MPa；优选地，所述喷射沉积的沉积距离为100～400mm。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述收集盘的转速为50～100转/分钟；优选地，所述收集盘的下降速度为10～500mm/分钟；优选地，所述收集盘包括带有冷却功能的收集盘；优选地，所述冷却的方式包括采用冷却水进行冷却；优选地，所述冷却水的水压为1～2MPa。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫平，申庆飞，聂东红，
申请(专利权)人：湖南东方钪业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：