[发明专利]一种富10

说明书

本发明提供一种富¹⁰B碳化硼溅射靶材及其制备方法与应用。该溅射靶材由以下质量百分比的原料制成：富¹⁰B碳化硼粉90～98％，富¹⁰B的硼粉和碳粉的混合粉2～10％，各组分质量百分比之和为100％；所述混合粉中富¹⁰B的硼粉和碳粉的摩尔比为1‑12:1；制备方法如下：将富¹⁰B碳化硼粉、富¹⁰B的硼粉和碳粉的混合粉混合，加入醇溶剂，球磨；然后经干燥、破碎、过筛，放电等离子烧结，超声洗涤、干燥即得。本发明制备的碳化硼溅射靶材具有高纯度、高致密度、成分与组织结构均匀、晶粒尺寸细小等特点；本发明的方法工艺相对简单，成本较低，所得材料可以作为在玻璃、金属、塑料等表面溅射薄膜用的靶材。

技术领域

本发明涉及一种富¹⁰B碳化硼溅射靶材及其制备方法与应用，属于无机非金属材料技术领域。

背景技术

碳化硼具有高硬度、高模量、低密度(2.52g/cm³)、耐磨性好、抗氧化性与耐酸碱性强以及良好的中子吸收性能等特点，被广泛用作防弹材料、防辐射材料、耐磨材料、切割研磨工具以及原子反应堆控制和屏蔽材料等。碳化硼的中子吸收能力主要依赖于碳化硼中¹⁰B的含量。硼有两种同位素，即：¹⁰B和¹¹B。在天然硼原料中，¹⁰B只占18％～19.5％，其余为¹¹B。¹⁰B的中子俘获截面高，俘获能谱宽，对热中子的微观吸收截面为3800Barn，仅次于钆、钐、镉等少数几种元素。而且富¹⁰B碳化硼吸收中子后不产生放射性同位素，二次射线能量低，是非常重要的中子吸收和屏蔽材料。

在玻璃上溅射一薄层富¹⁰B碳化硼薄膜，既能屏蔽中子具有防护作用，同时还能保持玻璃的透光性，作为中子屏蔽材料具有广阔的应用前景。溅射富¹⁰B碳化硼薄膜需要高质量的富¹⁰B碳化硼靶材。高质量靶材一般要求具有高纯度、高致密度、成分与组织结构均匀、晶粒尺寸细小等特点。然而，碳化硼是共价键很强的陶瓷材料，共价键占90％以上，是一种极难烧结的陶瓷材料，常压下于2200℃烧结通常只能获得低于80％的相对密度。

目前，关于制备高致密度、富¹⁰B碳化硼材料已有报道，如中国专利文献CN101734918A 公开了一种致密富¹⁰B碳化硼陶瓷及其制备方法，该致密富¹⁰B碳化硼陶瓷由以下质量份的原料组分制得:富¹⁰B碳化硼粉体84～95份，氧化铕1～6份，氧化钐0～4份，氧化钆0～3份，氧化锆1～3份，氧化铝1～3份；将上述原料混合球磨，成型，烧结，最高烧结温度2000～2250℃。该发明通过加入氧化物作为烧结助剂促进致密化，制备了相对密度可达98％的富¹⁰B碳化硼陶瓷；但是该陶瓷中含有5-16wt％的杂质，纯度较低，不能满足要求高纯度的应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种富¹⁰B碳化硼溅射靶材；本发明制备的富¹⁰B 碳化硼溅射靶材具有高纯度、高致密度、成分与组织结构均匀、晶粒尺寸细小等特点；可以作为在玻璃、金属、塑料等表面溅射薄膜用的靶材。

本发明还提供一种富¹⁰B碳化硼溅射靶材的制备方法，本发明的方法工艺相对简单，成本较低；采用放电等离子烧结方法制备出高致密度富¹⁰B碳化硼材料。

术语说明：

D₅₀：中位径或中值粒径，是指粉体材料的累积粒度分布百分数达到50％时对应的粒径，用来表示粉体的平均粒径。

¹⁰B丰度：¹⁰B原子数量占总的B原子数量的百分比。