[发明专利]一种高质量银镓溅射靶材的制备方法

说明书

本发明涉及一种高质量银镓溅射靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将银锭和镓锭装入气雾化制粉炉内，感应加热，形成合金液体；然后通过保护气流破碎合金液体，得到微米级银镓合金粉体；(2)筛分，得到筛分后的银镓合金粉体；(3)预压处理，然后进行真空热压成型，得到银镓合金块；(4)热等静压烧结，得到银镓合金靶坯；(5)机械加工，得到高质量银镓溅射靶材。本发明采用真空热压成型和热等静压烧结技术相结合制备的银镓合金溅射靶材，有效避免了靶材密度低、靶材密度分布不均和内部缺陷等系列问题，且具有平均晶粒尺寸均匀且小于70μm、氧含量低和组分均匀等优点。

技术领域

本发明涉及一种高质量银镓溅射靶材的制备方法，属于合金靶材技术领域。

背景技术

近年来，液态镓基合金具有十分优异的物化性能，发展及其迅速，受到广大科研学者的青睐。其中，将镓和银金属本身的优异性能集中制成合金，成为当下最热门的研究课题。

单质镓具有良好的导电导热性能，而近期研究发现AgGa合金具有比单质镓更优异的导电导热性能，可做为高导电材料的优先选择；此外，AgGa合金还可替代AgHg合金用作于口腔科充填材料，获得科研学者极大的关注。

常规合金制备方法是在高温下将两种或两种以上物质熔化，然后冷却凝固成合金；通过浇注成型方式获得的合金靶材，需要高温、制作繁琐、且存在成分偏析，合金锭缩孔、气泡、裂纹等系列问题。专利CN109371263A采用直接将镓液加入到酸性银盐里面加热反应，静置，待反应完全得到银镓合金，过程中会用到盐酸或硝酸，存在许多对环境不利因素，后端处理比较麻烦，不利于大规模工业化生产等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高质量银镓溅射靶材的制备方法，该方法从根本上解决了合金靶材成分不均、缩孔、裂纹和不能大规模工业化生产等系列问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高质量银镓溅射靶材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将银锭和镓锭装入气雾化制粉炉内，感应加热，形成合金液体；然后通过保护气流破碎合金液体，得到微米级银镓合金粉体；

(2)将步骤(1)得到的银镓合金粉体进行筛分，得到筛分后的银镓合金粉体；

(3)将步骤(2)筛分后的银镓合金粉体进行预压处理，然后进行真空热压成型，得到银镓合金块；

(4)将步骤(3)得到的银镓合金块进行热等静压烧结，得到银镓合金靶坯；

(5)将步骤(4)得到的银镓合金靶坯进行机械加工，得到高质量银镓溅射靶材。

为了解决上述浇注成型合金及化学合成合金存在的系列问题，本申请通过两步法来制备银镓合金靶材。第一步采用气雾化法制备银镓合金粉体；第二步采用真空热压成型和热等静压烧结相结合的方案来制备银镓合金靶材；从根本上解决了合金靶材成分不均、缩孔、裂纹和不能大规模工业化生产等系列问题。此外，本发明所制备的银镓合金靶材具备高密度、氧含量低、晶粒尺寸均匀且细小、组分和密度分布均匀等优点。

作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，银锭和镓锭的纯度均不低于4N；银锭和镓锭中，镓锭的质量百分比为30～50％；感应加热温度为500～700℃；保护气流采用的保护气体为氮气、氩气中的至少一种，保护气体的压力为8～15bar。

优选地，所述步骤(1)中，称取4N及以上纯度的银锭和镓锭，按照目标质量(30％≤Ga at％≤50％)装入气雾化制粉炉内，感应加热到500～700℃，确保在银镓合金熔点以上，形成合金液体，设置雾化气体压力为8～15bar，将坩埚内的银镓合金液缓缓倒入喷嘴内，通过高压、高速的保护气流破碎合金液体，得到微米级银镓合金粉体。