CN114990500B - 一种金黄色薄膜用靶材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于靶材技术领域，本发明具体公开了一种金黄色薄膜用靶材及其制备方法，所述的金黄色薄膜用靶材由以下重量份原料制备而成：0.08~0.3份金、0.15~0.35份铜、0.2~0.6份锡、0.5~1份镍、0.6~1.3份锌合金、90~98份钛。本发明所述的由钛为主的靶材，辅以金、铜、锡、镍、锌合金，在上述的重量份配比下，制备的靶材具有良好的耐磨性能，由其制备的薄膜呈现金黄色，本发明采取由铋粉氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉组成的锌合金能够显著提高靶材的耐磨性能，且不会影响到由其制备得到的薄膜的颜色。

Description

一种金黄色薄膜用靶材及其制备方法

技术领域

本发明涉及靶材技术领域，具体涉及一种金黄色薄膜用靶材及其制备方法。

背景技术

磁控溅射技术是制备薄膜材料的关键技术之一，靶材是磁控溅射工艺中的关键耗材，具有广阔的市场应用前景。钛靶材是一种典型的金属靶材，由于钛靶材的抗腐蚀性能好，电磁屏蔽性能好，且钛可以用在其他金属表面作为装饰和保护镀层使用，被广泛地应用在PVD中。

CN102453873A公开了一种钛靶材及其制造方法，所述的靶材钛靶材含有Au、Cu，按质量百分比计合金组成为：0.03％＞Au＞0.01％、0.1％＞Cu＞0.07％，Fe＜0.05％、0＜0.04％、N＜0.015％，余量为Ti。其说明书进一步公开了利用钛靶材所制成的真空溅射镀膜颜色呈金黄色，且比常规镀膜具有高耐磨性强、高附着力强的特点，从而取得较强的市场竞争力和良好经济效益的作用。虽然其耐磨性能比常规镀膜更好，但是由于其主要最主要成分是海绵钛，且并未其他耐磨增强相，导致其耐磨性能仍待提高。

发明内容

本发明提供一种金黄色薄膜用靶材及其制备方法，所述的靶材具有良好的耐磨性能，由其制备的薄膜呈现金黄色。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.08~0.3份金、0.15~0.35份铜、0.2~0.6份锡、0.5~1份镍、0.6~1.3份锌合金、90~98份钛。

本发明的发明人在大量的研究中发现，采取上述的由钛为主的靶材，辅以金、铜、锡、镍、锌合金，在上述的重量份配比下，制备的靶材具有良好的耐磨性能，由其制备的薄膜呈现金黄色。

发明人发现，在所述的靶材配方体系中，对于耐磨性能贡献最高的是所述的锌合金，也就是说，所述的锌合金加入到所述的靶材配方体系中，能够提高耐磨性能，且不会影响由其制备的薄膜的颜色。

作为一种优选方案，所述金黄色薄膜用靶材由以下重量份原料制备而成：0.12~0.3份金、0.2~0.32份铜、0.3~0.6份锡、0.6~1份镍、0.8~1.2份锌合金、92~98份钛。

作为一种优选方案，所述金黄色薄膜用靶材由以下重量份原料制备而成：0.2份金、0.28份铜、0.5份锡、0.8份镍、1.2份锌合金、97.02份钛。

作为一种优选方案，所述金黄色薄膜用靶材由以下重量份原料制备而成：0.15份金、0.3份铜、0.5份锡、0.7份镍、1份锌合金、90~98份钛。

作为一种优选方案，所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.08~0.2份铋粉、0.1~0.5份氧化铈、0.2~0.8份氧化镧、0.8~1.5份钪粉、1.2~2份镁粉、2~8份铜粉、80~95份锌粉。

本发明的发明人在大量的研究中发现，采取上述的由铋粉氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉组成的锌合金能够显著提高靶材的耐磨性能，且不会影响到由其制备得到的薄膜的颜色。

同时发明人发现，不同的锌合金组合对于耐磨性能的提高也有贡献，即不同配比的锌合金对于所述的靶材的耐磨性能的提高是不同的，本发明所述的锌合金配比相比于其他锌合金能够加入到所述的靶材中能够显著提高耐磨效果。

作为一种优选方案，所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.15份铋粉、0.3份氧化铈、0.5份氧化镧、1份钪粉、1.8份镁粉、5份铜粉、91.35份锌粉。

作为一种优选方案，所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，球磨混合均匀，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，得到所述的锌合金。

作为一种优选方案，所述球磨转速为600~1500rpm，球磨时间为4~10h。

作为一种优选方案，所述烧结步骤具体为：先以800~850℃烧结30~60min，升温至1200~1300℃烧结40~80min，再升温至1500~1600℃烧结40~80min。

本发明还提供了一种金黄色薄膜用靶材的制备方法，用于上述所述的金黄色薄膜用靶材，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1800~1850℃，搅拌均匀，降温至1100~1150℃，加入金、铜，使其熔化，降温至300~350℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

本发明的有益效果：本发明所述的由钛为主的靶材，辅以金、铜、锡、镍、锌合金，在上述的重量份配比下，制备的靶材具有良好的耐磨性能，由其制备的薄膜呈现金黄色，本发明采取由铋粉氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉组成的锌合金能够显著提高靶材的耐磨性能，且不会影响到由其制备得到的薄膜的颜色。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。

实施例1

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.2份金、0.28份铜、0.5份锡、0.8份镍、1.2份锌合金、97.02份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.15份铋粉、0.3份氧化铈、0.5份氧化镧、1份钪粉、1.8份镁粉、5份铜粉、91.35份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

本发明所述的由钛为主的靶材，辅以金、铜、锡、镍、锌合金，在上述的重量份配比下，制备的靶材具有良好的耐磨性能，由其制备的薄膜呈现金黄色，本发明采取由铋粉氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉组成的锌合金能够显著提高靶材的耐磨性能，且不会影响到由其制备得到的薄膜的颜色。

实施例2

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.15份金、0.3份铜、0.5份锡、0.7份镍、1份锌合金、97.4份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.12份铋粉、0.2份氧化铈、0.4份氧化镧、1.2份钪粉、1.5份镁粉、6份铜粉、90.58份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

实施例3

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.08份金、0.35份铜、0.2份锡、1份镍、0.6份锌合金、97.77份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.08份铋粉、0.5份氧化铈、0.2份氧化镧、1.5份钪粉、1.2份镁粉、8份铜粉、88.52份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

实施例4

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.3份金、0.15份铜、0.6份锡、0.5份镍、1.1份锌合金、97.35份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.2份铋粉、0.1份氧化铈、0.8份氧化镧、0.8份钪粉、2份镁粉、2份铜粉、94.1份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

实施例5

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.16份金、0.22份铜、0.35份锡、0.7份镍、0.9份锌合金、97.67份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.18份铋粉、0.25份氧化铈、0.45份氧化镧、1.1份钪粉、1.8份镁粉、4份铜粉、92.22份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

实施例6

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.24份金、0.32份铜、0.48份锡、0.88份镍、0.95份锌合金、97.13份钛。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.1份铋粉、0.4份氧化铈、0.3份氧化镧、1.4份钪粉、1.5份镁粉、5.6份铜粉、90.7份锌粉。

所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，以1200rpm转速球磨8h，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，压制的压强为300MPa，压制时间为70s，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，先以820℃烧结40min，升温至1250℃烧结60min，再升温至1550℃烧结50min，得到所述的锌合金。

所述金黄色薄膜用靶材的制备方法，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1840℃，搅拌均匀，降温至1140℃，加入金、铜，使其熔化，降温至320℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。

对比例1

对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1不含有所述的锌合金，采用等量的钛替换所述的锌合金，其他都相同。

一种金黄色薄膜用靶材，由以下重量份原料制备而成：0.2份金、0.28份铜、0.5份锡、0.8份镍、98.22份钛。

对比例2

对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2采用锌替换所述的锌合金，其他都相同。

对比例3

对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3所述的锌合金的配比不同的实施例1，其他都相同。

所述锌合金仅含镁粉、铜粉，其他原料用等量的锌粉替换。

所述锌合金由以下重量份原料制备而成：1.8份镁粉、5份铜粉、93.2份锌粉。

为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：

1.耐磨性能测试（常规方法）：先用酒精将试样表面清洗干净，然后把试样固定在HT-500高温摩擦磨损试验机的摩擦盘中，选用直径为4.763mm(75-80HR)的Si₃N₄陶瓷球作为对磨材料，对磨半径2mm，测试载荷330g，转速560r/min，磨损时间30min，测试温度25℃，实验前后采用精度为0.1mg的电子天平称量磨损前后的试样质量损失。

表1 测试结果

从表1中可看出，本发明所述的靶材具有良好的耐磨作用。

对比实施例1~6可看出，通过优化所述的原料配比以及锌合金的配比能够影响所述的靶材的耐磨性能，其中实施例1为本发明最佳实施方式，有着最佳的耐磨效果。

对比实施例1与对比例1~3可知，本发明通过在靶材中加入所述的锌合金能够显著提高耐磨作用，且不同的锌合金组合对于耐磨性能的提高也有贡献，即不同配比的锌合金对于所述的靶材的耐磨性能的提高是不同的，本发明所述的锌合金配比相比于其他锌合金能够加入到所述的靶材中能够显著提高耐磨效果。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种金黄色薄膜用靶材，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：0.08~0.3份金、0.15~0.35份铜、0.2~0.6份锡、0.5~1份镍、0.6~1.3份锌合金、90~98份钛；所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.08~0.2份铋粉、0.1~0.5份氧化铈、0.2~0.8份氧化镧、0.8~1.5份钪粉、1.2~2份镁粉、2~8份铜粉、80~95份锌粉；所述锌合金的制备方法为：

S1、将铋粉、氧化铈、氧化镧、钪粉、镁粉、铜粉、锌粉加入到球磨机中，球磨混合均匀，得到混合粉体；

S2、将所述的混合粉体放入到冷等静压机中压制成型，得到坯体；

S3、将坯体放入到真空炉中进行烧结，得到所述的锌合金。

2.根据权利要求1所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：0.12~0.3份金、0.2~0.32份铜、0.3~0.6份锡、0.6~1份镍、0.8~1.2份锌合金、92~98份钛。

3.根据权利要求1所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：0.2份金、0.28份铜、0.5份锡、0.8份镍、1.2份锌合金、97.02份钛。

4.根据权利要求1所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：0.15份金、0.3份铜、0.5份锡、0.7份镍、1份锌合金、90~98份钛。

5.根据权利要求1所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，所述锌合金由以下重量份原料制备而成：0.15份铋粉、0.3份氧化铈、0.5份氧化镧、1份钪粉、1.8份镁粉、5份铜粉、91.35份锌粉。

6.根据权利要求5所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，所述球磨转速为600~1500rpm，球磨时间为4~10h。

7.根据权利要求6所述的金黄色薄膜用靶材，其特征在于，所述烧结步骤具体为：先以800~850℃烧结30~60min，升温至1200~1300℃烧结40~80min，再升温至1500~1600℃烧结40~80min。

8.一种金黄色薄膜用靶材的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~7任一所述的金黄色薄膜用靶材，包括以下步骤：

将钛、锌合金、镍加入到熔炼炉中，加热至1800~1850℃，搅拌均匀，降温至1100~1150℃，加入金、铜，使其熔化，降温至300~350℃，加入锡，搅拌均匀，倒入模具中，冷却，经过切削，得到所述金黄色薄膜用靶材。