[发明专利]一种金属钪稀土靶材的制备方法

说明书

本发明公开了金属钪稀土靶材的制备方法，属于靶材技术领域，包括以下步骤：将金属Sc块放入到悬浮熔炼设备中进行悬浮熔炼，Sc完全熔化后，继续精炼，精炼完成后，随炉冷却，取出，得到钪金属锭；将钪金属锭进行第一次热处理，再用空气锤对钪金属锭进行锻打；将钪金属锭进行第二次热处理，再对钪金属锭进行轧制，轧制完成后置于惰性气氛炉中随炉冷却，磨床加工，即得金属钪稀土靶材。本发明首先将Sc块进行悬浮熔炼，待Sc完全熔化后，继续精炼，保证内部组织成分均匀，而后随炉冷却，通过第一次热处理，锻打，保证金属锭变形量均匀，然后第二次热处理，轧制，得到了致密度高，内部无缺陷，总杂含量极低，晶粒细化的金属钪稀土靶材。

技术领域

本发明涉及靶材技术领域，具体涉及一种金属钪稀土靶材的制备方法。

背景技术

稀土材料具有高介电常数、优异压电性能、低功函等功能性质，高纯稀土金属靶材在高阶集成电路用栅介质薄膜、磁致伸缩材料、OLED新型显示器、磁存储材料等功能材料中实现广泛应用，成为高新技术产业的重要支撑材料。但稀土金属存在活性高、工艺步骤多、设备要求高、靶材变形加工塑性差、组织缺陷控制困难等问题。因此稀土金属靶材是一种技术难度大、附加值高的高技术产品。

CN111961886A公开了一种高纯稀土金属钪及钪溅射靶材的制备方法，其通过将还原钪在真空碳管炉中进行多次分段蒸馏提纯，获得3N以上高纯稀土金属钪；将得到的高纯稀土金属钪采用真空悬浮熔炼，得到相应纯度的高纯稀土金属钪铸锭，然后将高纯稀土金属钪铸锭进行后处理，得到相应纯度的高纯稀土金属钪靶材。其能获得纯度3N以上的高纯稀土金属钪和钪溅射靶材，但其杂质含量仍然较高，且其虽然内部缺陷少，但不可避免的仍然存在缺陷，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种金属钪稀土靶材的制备方法，所述的金属钪稀土靶材致密度高，内部无缺陷，总杂含量极低，晶粒细化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种金属钪稀土靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属Sc块放入到悬浮熔炼设备中进行悬浮熔炼，Sc完全熔化后，继续精炼，精炼完成后，随炉冷却，取出，得到钪金属锭；

(2)将钪金属锭进行第一次热处理，再用空气锤对钪金属锭进行锻打；

(3)将钪金属锭进行第二次热处理，再对钪金属锭进行轧制，轧制完成后置于惰性气氛炉中随炉冷却，磨床加工，即得金属钪稀土靶材。

作为本发明的优选实施方案，所述金属Sc块的纯度为3N～4.5N。

作为本发明的优选实施方案，所述悬浮熔炼的功率为200～250kw，熔炼温度为1550～1600℃。

作为本发明的优选实施方案，所述精炼的温度为1550～1600℃，精炼时间为5～10min。

作为本发明的优选实施方案，所述第一次热处理温度为500～650℃，时间为30～60min。

作为本发明的优选实施方案，所述锻打变形量为20～40％。

作为本发明的优选实施方案，所述第二次热处理温度为800～850℃，时间为30～60min。

作为本发明的优选实施方案，所述轧制总变形量为50～60％，道次变形量为5～20％，道次保温时间5～10min。

作为本发明的优选实施方案，所述轧制总变形量为60％，道次变形量为5％，道次保温时间5min。

作为本发明的优选实施方案，所述金属钪稀土靶材的总杂低于170ppm，密度大于2.95g/cm³，晶粒尺寸为110～210μm。