[发明专利]钨钛合金靶坯的制备方法

说明书

本发明公开了一种钨钛合金靶坯的制备方法，包括以下步骤：备粉；制模：使用金属钛焊接成型包套模具；装模：用陶瓷纤维纸将包套模具内部铺满，然后依次放入镍基高温合金支撑板、陶瓷纤维纸、钨钛合金粉末、陶瓷纤维纸、镍基高温合金支撑板，镍基高温合金支撑板、陶瓷纤维纸、钨钛合金粉末、陶瓷纤维纸、镍基高温合金支撑板作为一个整体模块；所述模块在模具内至少有1个；密封包套模具；将密封后的包套模具进行脱气处理；将脱气处理后的包套模具进行热等静压烧结，热压温度为1150~1300℃，压力为120~150Mpa；去包套，取出钨钛靶坯。本发明制备得到的钨钛靶坯致密度高、平整度高、纯度高，可生产大尺寸的钨钛靶坯。

技术领域

本发明属于靶材制备技术领域，具体涉及钨钛合金靶坯的制备方法。

背景技术

微波功率器件是微电子装备的核心和关键，其可靠性直接决定和影响着电子装备或组件的可靠性或使用寿命。器件金属化系统的质量又决定了微波功率器件的可靠性。提高或保证微波功率器件的可靠性或使用寿命，必须采用多层难熔金属薄膜金属化系统。WTi是薄膜金属化系统起扩散阻挡作用的必不可少的金属层，其质量的好坏直接决定了器件的可靠性。目前集成电路布线技术主要有传统的Al布线和新兴的Cu布线两种。大量研究表明，Ti占10~20wt%的W/Ti合金阻挡层已被成功地应用于Al与Cu布线技术，并成为该用途的主导材料。

目前，W-Ti靶材的制备主要采用粉末冶金法，包括热压法、热爆炸法、等离子放电烧结等。热压法中的加热环节是通过外电阻加热方法来实现的。真空热压法一般烧结温度过高或者烧结时间过长，容易使靶材中晶粒组织长大，能耗也大。等离子放电烧结法，虽然烧结时间缩短了，但局部高温是通过粒子空隙间的放电产生的，随着时间的进行，当其致密度达到一个较高的水平后，粒子空隙变小使得粒子放电变弱甚至消失。

公开号为CN113579233A的专利文献公开了一种钨钛合金靶材及其制备方法，包括如下步骤：（1）将钨粉和钛粉混合均匀，得到混合合金粉末；（2）用石墨纸将模具内部铺满后，将石墨纸、垫片、混合合金粉末装入模具中；其中，所述石墨纸、垫片、混合合金粉末的装入顺序从下往上依次为：石墨纸、垫片、合金粉；石墨纸、垫片、合金粉作为一个整体模块，所述模块在模具中至少2个；最后依次加入石墨纸、垫片后封装模具；（3）模具进行脱气后，置于热等静压炉中烧结，烧结温度950~1100℃，反应一段时间后冷却至25-30℃，取出模具，得到钨钛合金靶坏；（4）将步骤（3）中的钨钛合金靶坯进行机加工处理后，得到所述钨钛合金靶材。该方法主要用于制备厚度较大的合金靶坯。公告号为CN102400004B的专利文献公开了一种钨钛合金靶坯及靶材的制备方法，采用冷床成型结合真空热压烧结工艺：将混合钨钛粉末装入模具，先采用冷压成型，再将装有混合钨钛粉末的模具置于真空热压炉。该制备方法采用两步骤烧结钨钛靶材，工序相对复杂而且烧结时间长，烧结温度高，晶粒容易长大。公开号为CN106319463A的专利文献公开了一种轧制加工钨钛合金靶材的制备方法，该方法以W粉与TiH₂粉末为原料，依次经混合、压坯、预烧、烧结、包套、轧制、热处理步骤，最终得到钨钛合金靶材。工序复杂，生产周期长，不利于生产成本控制。而且，上述制备方法制备的靶材厚度较大，径厚比较小，不容易翘曲，但难适应径厚比很大的合金靶材的制备。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种钨钛合金靶坯的制备方法，在实现低成本的同时，制备得到高致密度、高平面度且高径厚比的大尺寸钨钛合金靶坯。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种钨钛合金靶坯的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，备粉：将钨粉和钛粉混合均匀，得到钨钛合金粉末；

步骤S2，制模：使用金属钛焊接成型包套模具；