[发明专利]一种钒钨合金靶材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料及其制备方法，特别涉及一种钒钨合金靶材材料及其制备方法。

背景技术

二氧化钒(VO₂)薄膜是一种具有独特相变特性的钒氧化物薄膜，在低温时表现出半导体特性，具有高的红外透射率，而高温相变后则呈现出金属特性，对红外呈现出高反射率。且其相变温度为68℃，通过金属钨(W)掺杂，可以使相变温度升高。所以二氧化钒薄膜在智能节能窗、光开关等领域有非常广阔的应用前景。VO₂薄膜制备的方法有很多，其中反应磁控溅射技术由于其所制备薄膜均匀致密、稳定性好、适合工业化生产的优点，是VO₂薄膜制备最常用的制备技术。在VO₂薄膜反应磁控溅射制备过程中，通常通过通入一定比例的氩氧混合气体电离后溅射钒钨合金靶，反应沉积得到VO₂薄膜，其中合金靶的稳定性对薄膜的性能起着非常大的影响。

现在钨钒合金靶材的制备通常有两种方法，一种为热熔融法，另一种为粉末热压法。所谓热熔融法，就是将要求比例的钒钨熔融后冷却得到合金靶材，由于钒和钨的熔点不同，密度相差很大，所以无法得到均匀的钒钨合金靶材，并且由于从熔融态到固态冷却过程中，靶材由内到外温度是呈较大的梯度变化的，所以靶材在结构上存在较大的非均匀性，从而影响VO₂薄膜溅射制备中的稳定性。粉末热压法是将成一定质量配比的钒钨粉末均匀混合后通过热压真空烧结成型得到钒钨合金靶材，它虽然可以得到混合均匀的靶材，但是该方法压制过程需要设计专用模具，孔隙率高，靶材使用寿命短，从而使薄膜制备成本高，而且由于热压中各种因素的影响，不同批次的靶材在致密度和结构上存在较大波动，从而影响薄膜制备过程中溅射产额，最终影响VO₂薄膜的性能。钒通常有VO，V₂O₃，VO₂,V₂O₅十多种不同价态的氧化物，适合生成VO₂的条件范围非常狭窄，所以在VO₂薄膜制备中，靶材的稳定性对VO₂薄膜的成功制备至关重要。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种钒钨合金靶材，该钒钨合金靶材均匀性好，稳定性高，具有良好的溅射性能。本发明另外提供一种制备上述钒钨合金靶材的方法，该方法简单易行，可以获得大量掺杂钒钨金，且无需模具设计和昂贵的压制设备，操作方便，控制快速，及大地提高了成型效率，所得靶材溅射性能优良，杂质少。

本发明所采用的技术方案是：

一种钒钨合金靶材，由钒粉、钨粉及粘结剂制作组成，其中钒粉与钨粉的质量配比为19:1～3:2，所述钒粉与钨粉的纯度大于99.5％。

优选地，所述粘结剂的溶质为醇酸清漆，溶剂为200#汽油。

优选地，所述钒粉粒度为5～300um，所述钨粉粒度为5～150um。

一种如上述的钒钨合金靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按比例称取钒粉与钨粉，并将两者充分混匀；

(2)将混匀的钒粉和钨粉加入粘结剂进一步混匀，并处理得到干燥的钒钨粉与粘结剂的复合粉末材料；

(3)将步骤(2)的复合粉末材料进行等离子喷涂操作；

(4)取下喷涂所得的构件，并对所述构件进行处理得到成品。

优选地，所述步骤(1)的混匀方式为：用滚筒混料机混匀，其转速为60～100r/min，混匀时间为0.5～2h。

优选地，所述步骤(3)的等离子喷涂操作采用真空等离子喷涂系统进行操作，系统真空室内温度为10～80℃，氧含量0～600ppm，压力为100～125个kPa，喷涂距离100～300mm，喷涂功率60～80kW，转盘转速为300～500r/min，送粉速率为3～7kg/h,喷枪移动速率为70～150mm/s，喷涂角度为60°～90°，单次连续喷涂时间为30～60min。

优选地，所述等离子喷涂系统的芯模材料采用圆柱形石墨芯模，喷涂厚度为5～100mm。

优选地，所述步骤(4)的处理方式为：对所述构件进行机械打磨和超声波清洗。

本发明的有益效果：