[发明专利]大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法

说明书

本发明涉及一种金属材料加工技术领域，具体涉及大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法。所述大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法包括以下步骤：步骤1、铸锭选择；步骤2、热锻造；步骤3、车削；步骤4、热挤压；步骤5、拉伸；步骤6、退火；步骤7、精整：步骤8、检验制作管材。本发明提供的大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法使制得管材内部组织均匀、细小，没有变形织构，任意一点晶粒尺寸在0.25‑0.33um，最大和最小晶粒尺寸差值小于0.10um；本发明提供的大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法使制得管材硬度均匀，任意一点布氏硬度HB值在53‑55之间，因校直使大长径比管材直度很好，便于后续精密加工靶材以及靶材旋转。该制备方法操作性好，生产效率高，生产成本较低，并能形成工业化批量生产。

技术领域

本发明涉及一种金属材料加工技术领域，具体涉及大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法，特别是涉及一种外径大于160mm、长度大于2700mm的大尺寸高纯铜管材的均匀细晶组织控制工艺，尤其是涉及一种热锻造、热挤压、拉伸、退火工艺，使制得管材的内部组织均匀、细小、无织构，可以作为高品质旋转靶材使用。

背景技术

高纯金属溅射靶材使用量巨大，靶材质量对薄膜材料的性能起着至关重要的决定作用，而靶材利用率对提高靶材溅射效率、降低制造成本也起着相当大的作用，高速发展的溅射工艺除了对靶材高纯度的要求外，还对靶材的晶粒尺寸、均匀性、织构等微观性能以及形状、大小、高精度成型加工等方面提出严格要求。从靶材使用看，平面靶利用率最高为40%，旋转靶利用率最高为80%，旋转靶材利用率是平面靶材的2倍，靶材发展已从平面靶转为旋转靶，特别是大尺寸高纯铜旋转靶材以其利用率高、工作效率高、喷溅效果好成为世界上靶材市场的宠儿。

近年来，我国半导体行业发展迅速，靶材的需求量与日俱增，但高品质的大尺寸高纯铜旋转靶材与德国、日本还有一定差距，基本上靠进口，提高靶材质量及其利用率是急需解决的问题，只有发展大长径比高纯铜旋转靶材才能有效解决这一问题，但因其尺寸大，品质控制难度比小块体材料大很多，目前国内高纯铜靶材在纯度控制上有研亿金新材料有限公司已达到国际先进水平，但在微观组织控制技术方面仍落后国外企业，传统加工成型工艺一般为“熔铸—挤压—精加工—清洗”，这样制作的管材晶粒尺寸偏大、不均且存在织构，因此，对大规格旋转靶材在微观品质控制上提出了更高的挑战，只有突破大长径比管材微观组织控制、织构调控、精密加工等关键核心技术，形成结构优化、配套完整的基础电子产业体系，才能促进工业转型升级，全面满足国内大尺寸高纯铜旋转靶材的需要、取代进口并在国际市场上具有重要影响力。因此，大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法是目前亟需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法。本发明通过研究高纯铜金属变性特点，提供了大尺寸高纯铜旋转靶材均匀细小微观组织获取工艺，通过该制备方法生产的外径在160mm以上、内径在120mm以上、长度在2700mm以上大尺寸高纯铜管材内部组织细小均匀、无织构，满足平面显示器用高纯铜旋转靶材的需要。本发明提供的均匀细小内部组织的高纯铜大长径比管材的制备方法，解决了靶材内部组织粗大、晶粒分布不均匀、有织构的问题，该制备方法操作性好，生产效率高，生产成本较低，并能形成工业化批量生产。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

一种大尺寸高纯铜旋转靶材的制备方法包括以下步骤。

步骤1、铸锭选择：根据产品要求选择成分、尺寸合格铸锭，表面光滑，无裂纹缺陷。

步骤2、热锻造：加热铸锭—送铸锭至锻锤砧面上—锻造，用换向自由锻造，快速加热铸锭后，一火二墩二拔至需要规格，破碎晶粒。

步骤3、车削：锻造的圆柱坯料冷却至常温后，将表皮车削掉1-3mm，并将两端部车平，成为锻料即挤压用坯料。

步骤4、热挤压：加热锻料—送锻料进挤压筒—挤压。

步骤5、拉伸：管坯—制作夹头—Ⅰ拉伸—Ⅱ拉伸—Ⅲ拉伸。