一种铝钪合金靶材的制备工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115595540A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202211291263.3B22F3/10(2006.01)(22)申请日2022.10.21C22C1/02(2006.01)C22C1/04(2006.01)(71)申请人基迈克材料科技（苏州）有限公司C22C21/00(2006.01)地址215000江苏省苏州市吴江汾湖经济C22F1/04(2006.01)开发区汾杨路东侧C23C14/06(2006.01)(72)发明人程银兵顾宗慧庄志杰诸斌C23C14/14(2006.01)(74)专利代理机构苏州企知鹰知识产权代理事务所(普通合伙)32420专利代理师薛芳芳(51)Int.Cl.C23C14/34(2006.01)B21B3/00(2006.01)B22F1/065(2022.01)B22F1/14(2022.01)B22F3/04(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种铝钪合金靶材的制备工艺(57)摘要本发明公开了一种铝钪合金靶材的制备工艺，涉及半导体靶材制备领域，旨在解决目前钪合金靶材的制备质量不够高的问题，其技术方案要点是：选用纯度为99.999％的金属铝和纯度为99.99％的金属钪，将铝钪原料投入真空熔炼炉中，将真空熔炼炉加热，使熔炼炉中的铝钪合金原料熔化；向真空熔炼炉中通入惰性气体，去除气体杂质最终得到合金；在真空状态下进行浇铸，冷却定型得到合金铸锭，使用热轧机进行轧制操作；在300℃～500℃条件下对校平后的高纯铝钪合金靶材进行退火处理；使用扩散焊接法使其贴合于背板上，获得高纯低氧铝钪合金靶材。本发明的一种铝钪合金靶材的制备工艺其工艺简单成熟，最终制品钪含量高、参数可控。CN115595540ACN115595540A权利要求书1/2页1.一种铝钪合金靶材的制备工艺，其特征在于；当钪含量≤15％时，采用以下步骤：步骤1：选用纯度为99.999％的金属铝和纯度为99.99％的金属钪为原料，其中钪元素含量为1～15％；步骤2：将铝钪原料投入真空熔炼炉中，将真空熔炼室抽真空；步骤3：设置温度800℃～1200℃，将真空熔炼炉加热，使熔炼炉中的铝钪合金原料熔化，维持真空熔炼炉中真空度1.0‑2.0Pa；步骤4：待原料全部熔化后，向真空熔炼炉中通入惰性气体，去除气体杂质最终得到合金；步骤5：在真空状态下进行浇铸，冷却定型得到合金铸锭，控制氧含量≤160ppm；步骤6：将熔炼好的合金铸锭使用热轧机进行轧制操作，设置加热炉温度400℃～600℃，温度到达后将铸锭放入加热炉中保温1.5～3h，随后进行5～10道次轧制过程，控制合金铸锭总变形量为90％以上，厚度5‑15mm，使用校平机校平板材，保证其平整度；步骤7：在300℃～500℃条件下对校平后的高纯铝钪合金铸锭进行退火处理，退火时间1～1.5小时；步骤8：通过表面铣削加工后，使合金铸锭的晶粒度保持在50～100μm；步骤9：使用扩散焊接法使其贴合于背板上，从而获得高纯低氧铝钪合金靶材。2.根据权利要求1所述的一种铝钪合金靶材的制备工艺，其特征在于：在步骤4中，惰性气体的温度保持低于炉内温度400℃。3.一种铝钪合金靶材的制备工艺，其特征在于；当钪含量＞15％时，采用以下步骤：步骤1：选取纯度99.999％的铝粉和纯度为99.99％的金属钪粉为原料，钪含量＞15％；步骤2：对原料粉体进行球磨、过筛处理，得到粒度细而均匀的类球形铝钪颗粒，平均粒度范围为20～100μm；步骤3：将处理过的粉末进行装模；步骤4：装模后进行冷等静压加工，提高材料的致密度，压力范围100MPa～300MPa；步骤5：冷等静压完毕，将成型的坯件取出并置于真空烧结炉中进行烧结，烧结方式为阶段性升温，首先以50～100℃/h的升温速度将温度升至300～400℃，保温2～4小时，然后以80～150℃/h的升温速度升至500～660℃，保温4～24小时后降至常温，降温速度为50～100℃/h；步骤6：将烧结冷却好的靶材取出，对其进行机械加工，即得铝钪合金平面靶材；步骤7：使用扩散焊接法使其贴合于背板上，从而获得高纯低氧铝钪合金靶材。4.一种铝钪合金靶材的制备工艺，其特征在于：当钪含量≤15％时，使用真空熔炼+轧制的制备工艺，当钪含量＞15％时，采用粉末冶金的制备工艺。5.根据权利要求4所述的一种铝钪合金靶材的制备工艺，其特征在于：真空熔炼+轧制的制备工艺包括以下步骤：步骤1：选用纯度为99.999％的金属铝和纯度为99.99％的金属钪为原料，其中钪元素含量为1～15％；步骤2：将铝钪原料投入真空熔炼炉中，将真空熔炼室抽真空；步骤3：设置温度800℃～1200℃，将真空熔炼炉加热，使熔炼炉中的铝