一种铝钛硅合金靶材及其制备方法技术

一种铝钛硅合金靶材及其制备方法，该铝钛硅合金靶材由以下质量百分比的原料制成：铝5%－90%，钛5%－90%，硅1%－30%。本发明专利技术还包括铝钛硅合金靶材的热压烧结制备方法。本发明专利技术之铝钛硅合金靶材及其热压烧结制备方法，合金成分均匀，合金靶材相对密度高，工艺流程短，生产成本低，利于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对材料进行表面改性镀膜用的靶材及其制备方法，尤其是涉及。
技术介绍
对材料进行表面改性是提高材料综合性能的重要方法，各种金属、合金、无机材料、高分子材料，通过表面镀膜，可以提高表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性，并可以改变材料的表面颜色，提升材料的装饰性能。靶材是进行材料真空溅射镀膜所使用的关键材料，通过辉光放电使离子束撞击靶材表面是材料表面镀膜的基本方法。随着表面薄膜技术的发展，靶材也不断更新。在金属工、模具材料的表面改性中，常常需要在各种工具和模具的表面镀上一层 TiN, TiCN, TiAl (CN)膜层，来提高工具、模具的耐磨性能。目前，已开发出纯钛或者钛铝合金靶材来制备这种膜层。研究表明，使用纯钛或钛铝合金靶材制备的TiN、TiCN, TiAl(CN) 等膜层，在工、模具表面可以达到的表面硬度为MOO - ^OOHV，摩擦系数为0. 50 - 0. 55， 最高使用温度为400 — 600°C。而在实际应用中，对工、模具的性能有更高的要求，现有纯钛或者钛铝合金靶材，已经无法满足工、模具表面镀膜膜层的使用要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工艺流程短，生产成本低，靶材质量好的铝钛硅合金靶材及其热压烧结制备方法。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案是本专利技术之铝钛硅合金靶材由以下质量百分比的原料制成铝粉5% - 90%，钛粉5% -90%,硅粉 1% - 30%ο所述铝粉平均粒径优选10 — 100 μ m ； 所述钛粉平均粒径优选10 — 300 μ m ；所述硅粉平均粒径优选10 — 300 μ m ； 所述铝粉、钛粉和硅粉纯度优选99%以上。本专利技术之铝钛硅合金靶材的制备方法，包括以下步骤(1)称取铝粉、钛粉、硅粉，在三维混料机中混合0.5-6小时；(2)将混合均勻的铝、钛、硅混合粉末装在烧结用的模具中，然后在常温下进行预压，预压压紧力为10 - 30MPa，压紧后固定模具螺栓，确保除压头上、下方向可运动外，其他方向都固定无法运动；(3)将模具放入真空热压机中，热压机的上、下压头对准模具上、下压头，抽真空，真空度到达6. 7 X 10 后开始升温，烧结温度从室温升温到450°C — 500°C时，保温5 — 10分钟，热压机压头的压力保持在5 - IOMPa ；然后继续升温，到800°C — 1500°C，同时热压机压头压力升高到15 - lOOMPa，保温保压彡10分钟，然后开始降温，同时降低热压机压头压力到5 - lOMPa，直至冷却到室温后，完全卸除压力；(4)冷却到室温后，去除真空，脱模，获得烧结成型的铝钛硅三元合金靶材坯料，然后通过车床车加工或者磨床磨削，得到尺寸、光洁度符合设计要求的铝钛硅三元合金靶材。其中，步骤(1 )，在粉料混合过程中，宜在混料筒中充入氩气，以减少各原料粉末在混料过程中的氧化。本专利技术之铝钛硅三元合金靶材各组分配比，可以根据镀膜膜层的性能要求，在较大的范围内进行调控。使用本专利技术之铝-钛-硅三元合金靶材镀膜获得的膜层，表面层的硬度可以达到 3000HV甚至3500HV以上，膜层使用温度可以达到800 — 900°C甚至1000°C以上，表面层的摩擦系数可以减小到0.6以下。并且，本专利技术之铝-钛-硅三元合金靶材制备工艺流程简短，生产成本低，利于推广使用。附图说明图1是实施例1获得的铝钛硅三元合金靶材的外观照片； 图2是实施例2获得的铝钛硅三元合金靶材的外观照片；图3是实施例3获得的铝钛硅三元合金靶材扫描电子显微镜下的显微组织照片； 图4是实施例4获得的铝钛硅三元合金靶材扫描电子显微镜下的显微组织照片。具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本专利技术之铝钛硅合金靶材由以下质量百分比的原料制成招9%，钛90%，硅1% ； 所述铝粉平均粒径为IOym; 所述钛粉平均粒径为IOym; 所述硅粉平均粒径为10 μ m ；所述铝粉纯度为99. 6%，钛粉纯度为99. 5%，硅粉纯度为99. 9%。本实施例之铝钛硅合金靶材的制备方法，包括以下步骤(1)称取铝粉、钛粉、硅粉，在三维混料机中混合0.5小时，混合过程中在混料筒中充入氩气，减少粉末混料过程中的氧化；(2)将混合均勻的铝、钛、硅混合粉末装在烧结用的模具中，然后在常温下进行预压，预压压紧力为lOMPa，压紧后固定模具螺栓，确保除压头上、下方向可运动外，其他方向都固定无法运动；(3)将模具放入真空热压机中，热压机的上、下压头对准模具上、下压头，抽真空，真空度到达6. 7 X KT1I^a后开始升温，烧结温度从室温升温到500°C时，保温10分钟，此时热压机压头压力保持在5MPa ；然后继续升温，到1500°C，同时热压机压头压力升高到lOOMPa，保温保压10分钟，然后开始降温，同时降低热压机压头压力压力到lOMPa，直至冷却到室温后， 完全卸除压力；(4)冷却到室温后，除去真空，脱模，获得烧结成型的铝钛硅三元合金靶材坯料，然后通过磨床磨削获得铝钛硅合金靶材。本实施例铝钛硅靶材外观如图1所示。使用本实施例产品在高速钢工具上镀膜，镀膜表面层硬度达到3556HV，表面层的摩擦系数为0. 52，膜层经过620°C测试300小时无氧化、剥落现象。实施例2本专利技术之铝钛硅合金靶材由以下质量百分比的原料制成铝90%，钛5%，硅5% ； 所述铝粉平均粒径为25μπι; 所述钛粉平均粒径为200 μ m ； 所述硅粉平均粒径为200 μ m ；所述铝粉纯度为99. 4%，钛粉纯度为99. 2%，硅粉纯度为99. 3%。本专利技术之铝钛硅合金靶材的制备方法，包括以下步骤(1)称取铝粉、钛粉、硅粉，在三维混料机中混合6小时，混合过程中在混料筒中充入氩气，减少粉末混料过程中的氧化；(2)将混合均勻的铝、钛、硅混合粉末装在烧结用的模具中，然后在常温下进行预压，预压压紧力为30MPa，压紧后固定模具螺栓，确保除压头上、下方向可运动外，其他方向都固定无法运动；(3)将模具放入真空热压机中，热压机的上、下压头对准模具上、下压头，抽真空，真空度到达6. 7 X 10々a后开始升温，烧结温度从室温升温到450°C时，保温5分钟，此时热压机压头压力保持在5MPa ；然后继续升温，到800°C，同时热压机压头压力升高到50MPa，保温保压10分钟，然后开始降温，同时降低压力到lOMPa，直至冷却到室温后，完全卸除压力；(4)冷却到室温后，除去真空，脱模，获得烧结成型的铝钛硅三元合金靶材坯料，然后通过磨床磨削获得铝钛硅合金靶材。本实施例铝钛硅靶材外观如图2所示。使用本实施例产品在高速钢工具上镀膜，镀膜表面层硬度达到3687HV，表面层的摩擦系数为0. 53，膜层经过700°C测试300小时无氧化、剥落现象。实施例3本专利技术之铝钛硅合金靶材由以下质量百分比的原料制成铝67%，钛30%，硅3% ； 所述铝粉平均粒径为IOym; 所述钛粉平均粒径为100 μ m ； 所述硅粉平均粒径为100 μ m ；所述铝粉纯度为99. 5%，钛粉纯度为99. 5%，硅粉纯度为99. 5%。本实施例之铝钛硅合金靶材的制备方法，包括以下步骤(1)称取铝粉、钛粉、硅粉，在三维混料机中混合3小时，混合过程中在混料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种铝钛硅合金靶材，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：铝粉５％－９０％，钛粉５％－９０％，硅粉１％－３０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余鹏，
申请(专利权)人：余鹏，
类型：发明
国别省市：43