专利名称：含贵金属溅镀靶材的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及 一 种合金溅镀靶材的利记博彩app，特别是涉及一 种应用于薄膜溅镀制程中的含贵金属溅镀靶材的利记博彩app。
背景技术：
硬盘为现代用来储存大量数据的主要元件，而资料主要是 存放在硬盘碟片上的磁性薄膜记录层，主要成分是含有铂(Pt)
贵金属的钴(Co)基合金材料。而此磁性薄膜记录层是以溅镀 (Sputtering)制程方式披覆于硬盘碟片上，因此需要溅镀用的合 金靼材。
而此賊镀制程是指使用等离子对溅镀用合金靶材进行离子 轰击，利用离子轰击的动量转移，将合金靶材表面上的原子以 气体分子形式撞击出来，在经过附着、吸附、表面迁移、成核 等过程后，在硬盘碟片上成长形成磁性薄膜记录层。
由于硬盘技术领域涵盖电子、半导体、激光光学、精密机 械、高等物理化学等尖端科技，因此对于溅镀用合金靶材的要 求也相对较高，无法以传统的大气熔铸制程来进行靶材的铸造。 此外，由于硬盘记录层用靶材内含的铂(Pt)贵金属含量时常高 达30wto/。以上，因此，如何选用适当制程，以提高耙胚的得料 率来避免铂(Pt)贵金属的浪费，便成为从事含贵金属靶材制造 商相当关切的议题，也是该行业的竟争力所在。
美国专利第6，797，137号专利案所揭露的技术手段，则是先 以真空熔炼喷粉设备制作出成本较便宜的钴铬硼(CoCrB)母合 金，然后再以球磨方式将母合金的粉体与铂(Pt)贵金属的粉体 充分混合，最后再施以热等静压(Hot Isostatic Pressure, HIP)制程便可制作出高纯度的钴铬铂硼(CoCrPtB)靶材，此靶材便可用 于硬盘磁性记录层的薄膜賊镀制程，然而所采用的球磨方式却 容易产生粉体混合不均而造成靶材成分不均的情形，进而降低 后续溅镀的品质。
另 一种现有溅镀靶材的利记博彩app，则是利用真空感应熔炼 (Vacuum Induction Melting, VIM)制程及真空电弧精炼(Vacuum Arc Remelting， VAR)制程，制备出高纯度含钴铬(CoCr)合金靶 材。其特点是以真空感应熔炼(VIM)的铸锭当作负电极，搭配 正电极的铜坩埚，来进行真空电弧精炼(VAR)，以得到高品质 的铸胚。然而，VIM铸4走高达40。/。以上的冒口缩孔缺陷必须先 切除后才能当作VAR的电极，因此整体的得料率势必低于6 0 % 。 除此之外，上述两种现有的靶材制造方法所采用的真空喷粉设 备、热等静压设备、真空感应熔炼设备、以及真空电弧精炼设 备，其设备与制造成本都相当昂贵，无形中也增加靶材的制作 成本。
因此，如何提高合金靶材的成分均勻细致程度以及得料率， 进而有效降低生产成本，提高市场竟争力，便成为溅镀用合金 靶材制造商所亟欲努力研究的方向。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种含贵金属賊镀草巴材的制作方 法，具有得料高的优点，而所产出的溅镀靶材不但具有高纯度, 并且组织细致成分均匀。
为达到上述目的，本发明含贵金属賊镀乾材的利记博彩app， 包含一准备步骤、 一表面处理步骤、 一熔铸步骤、 一热加工步 骤及一退火步骤。
该准备步骤是准备 一 由具磁性的金属元素所制成的高纯度基材及一高纯度贵金属锭，该表面处理步骤则是将该基材与贵 金属锭进行去除表面氧化物与油污的作业，该熔铸步骤是取重
量百分比50%以下的贵金属锭，配合平衡量的基材，进行真空 熔炼，再将真空熔炼所得的合金熔体浇入一金属铸模中，并且 冷却该金属铸模，以使合金熔体凝固成型为一铸胚，在合金熔 体浇入该金属铸模的同时，同步以电弧加热方式使位于该金属 铸模内的合金熔体表面维持高温熔融状，直至浇入过程结束，
然后进行该热加工步骤，以将该铸胚予以进行塑性变形作业， 再进行该退火步骤，将该铸胚予以进行退火作业，以获得含贵 金属的'减镀靶材，供溅镀制程使用。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该准备步骤所 准备的基材选自于下列所构成的群组铁、钴、镍及这些的一 组合。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该准备步骤所 准备的贵金属锭选自于下列所构成的群组铂、钯、金、银、 铑、铱、钌、4我及这些的一组合。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该准备步骤所 准备的基材与贵金属锭的纯度皆达重量百分比9 9.9 5 %以上。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该准备步骤还 准备一纯度达重量百分比99.95%以上的铬金属锭，该基材则为 一钴金属锭，该熔铸步骤是将该钴金属锭、铬金属锭及贵金属 锭，以重量百分比45%~60%的钴、重量百分比5% 27%的铬、 重量百分比25% 45%的贵金属，将其进行真空熔炼以得到合金 熔体。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该表面处理步 骤是将该基材、铬金属锭，与贵金属锭三者置于酸性溶液中， 以超声波振动方式去除表面氧化物与油污，然后再置于去离子水中，同样以超声波振动方式去除残留在表面的酸性溶液，然 后再予以烘千。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该表面处理步
骤所使用的酸性溶液选自于下列所构成的群组硝酸、磷酸、 盐酸、氢氟酸及王水。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该利记博彩app还 包含一车制步骤，将该退火步骤结束后所获得的溅镀靶材，经
过切片、车除表面氧化层后，供溅镀制程使用。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该热加工步骤 的工作温度介于该铸胚的熔点温度0.75 0.85倍之间，该退火步 骤的退火温度低于该热加工步骤工作温度100。C 300。C之间， 退火时间介于1 2小时之间。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该熔铸步骤于 真空熔炼时，还添加重量百分比5%以下的硼元素。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该熔铸步骤所 进行的真空熔炼方式为真空感应熔炼。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该熔铸步骤所 进行的真空熔炼方式为真空电弧熔炼。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该热加工步骤 是采用热锻造。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该热加工步骤 是采用热轧延。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该退火步骤是 于大气气氛下进行。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该退火步骤是 于保护气氛下进行。
本发明所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，该退火步骤所使用的保护气氛为氩气。
本发明的功效在于，利用合金熔体于金属铸模中凝固成型 为铸胚的同时，同步利用电弧加热l吏合金熔体表面维持高温熔 融状，最后才使合金熔体的整体表面同时冷却，而不会由外缘 逐渐向中央冷却，因此可以有效消除冒孔缩孔缺陷，并配合进 行该热加工、退火步骤，就可获得组织细致成分均勻的溅镀靶 材。
图l是一流程图，说明本发明含贵金属溅镀靶材的利记博彩app 的较佳实施例。
图2是一显樣i组织图，说明实施方法l利用50wt。/。钴、8wt% 铬及42wtM铂的重量组成比例所制成的溅镀靶材，其晶粒尺寸 小于150pm。
图3是一显微组织图，说明实施方法2利用54wty。钴、14wt% 铬、31wt。/。铂及lwty。硼的重量组成比例所制成的溅镀靶材，其 晶粒尺寸约为80|im。
具体实施例方式
下面通过较佳实施例及附图对本发明含贵金属'减镀耙材的 利记博彩app进行详细说明。
参阅图1,本发明含贵金属溅镀靶材的利记博彩appl的较佳实 施例，包含一准备步骤ll、 一表面处理步骤12、 一熔铸步骤13、 一热加工步骤14、 一退火步骤15及一车制步骤16。
该准备步骤1 l是准备一 由具磁性的金属元素所制成的高纯 度基材、 一高纯度铬金属锭及一高纯度贵金属锭，且该基材、 铬金属锭、贵金属锭三者的纯度皆高达99.95wt。/。以上。在本实施例中，该准备步骤ll所准备的基材是钴(Co)金属 锭，当然也可以是铁(Fe)金属锭，或是镍(Ni)金属锭，或是铁、 钴、镍三种金属元素其中至少任两种所混合的合金锭。至于该 贵金属锭的成分则是铂(Pt)金属元素，当然也可以是钯(Pd)、金 (Au)、银(Ag)、铑(Rh)、铱(Ir)、钌(Ru)、锇(Os)等其他种类贵 金属元素，或是其中至少任两种金属元素所混合的合金，上述 金属元素皆为本领域普通技术人员容易联想替代，所以不应局
限于本实施例的说明。
该表面处理步骤12是将该钴金属锭、铬金属锭，与贵金属 锭三者置于酸性溶液中，以超声波振动方式去除表面氧化物与 油污，然后再置于去离子水中，同样以超声波振动方式去除残 留在表面的酸性溶液，然后再予以烘千。
在本实施例中，酸性溶液是采用体积浓度95%以上的硝酸 溶液，当然也可以采用磷酸、盐酸、氢氟酸，或王水等其他种 类的酸性溶液，皆可作为去除表面氧化物与油污的用途，所以 不应以本实施例的说明为限。
该熔铸步骤13是将该钴金属锭、铬金属锭及贵金属锭，以 45wt。/。 60wt。/。的钴、5wt。/o 27wt。/o的铬、25wt。/o 45wt。/o的贵金 属，并添加0 5wt。/。的硼元素，将其进行真空熔炼以得到合金熔 体，再将合金熔体浇入 一 附有冷却循环水路的金属铸模( 一 般是 采用高热传导率的纯铜铸模)中，并且通过冷却水于冷却循环水 路不断流动，以冷却该金属铸模，以使合金熔体凝固成型为一 铸胚，在合金熔体浇入该金属铸模的同时，同步以电弧加热方 式使位于该金属铸模内的合金熔体表面维持高温熔融状，直至 浇入过程结束。
然后进行该热加工步骤14,以将该铸胚予以进行塑性变形 作业(一般就是热锻造或热轧延)形成预定形状，再进行该退火步骤15，将该铸胚予以进行退火作业，以获得含贵金属的溅镀 靶材，其中，该热加工步骤14的工作温度介于该铸胚的熔点温 度0.75 0.85倍之间，该退火步骤15的退火温度低于该热加工步 骤14工作温度100。C 300。C之间，退火时间介于1 2小时之间。
最后再进行该车制步骤16,将该退火步骤15结束后所获得 的濺镀耙材，经过切片、车除表面氧化层后，供溅镀制程使用。
以下则为采用本实施例所述的各项步骤，依据不同的合金 成分组成，以及热加工步骤14、退火步骤15的不同工作条件， 所获得的两种实施方法，以清楚地述明本发明含贵金属溅镀靶 材的利记博彩app1,以及本利记博彩app1所能达成的功效。 实施方法1
本实施方法以钴铬铂(CoCrPt)合金溅镀靶材的制作为例， 首先于该准备步骤ll中，准备纯度高达99.95wt。/。以上的钴金属 锭、铬金属锭，与铂金属锭，接着进行该表面处理步骤12,将 上述三个种类的金属锭置于体积浓度95%以上的硝酸溶液中， 以超声波振动方式去除表面氧化物与油污，然后再置于去离子 水中，同样以超声波振动方式去除残留在表面的硝酸溶液，然
后再予以烘干。
接着进行该熔铸步骤13,将该钴金属锭、铬金属锭及铂金 属锭，以50wt。/。的钴、8wt。/。的铬及42wt。/Q的铂的重量组成比例， 进行配料秤重，并将秤好的金属原料置于真空熔炼炉中，以真 空感应熔炼(Vacuum Induction Melting， VIM)方式得到合金溶 体，再将合金熔体浇入附有循环水路且高热传导率的纯铜铸模 中进行冷却，以急速凝固成型为一铸胚，在合金熔体浇入铸模 的同时，同步以电弧加热方式使位于铸模内的合金熔体表面维 持高温熔融状，直至浇入过程结束。
然后进行该热加工步骤14,于该铸胚的熔点温度0.85倍下(也就是1200。C)进行热锻造，以将该铸胚予以进行塑性变形作 业形成预定形状，接着再进行该退火步骤15,将该铸胚以低于 热锻造温度300。C的退火温度(也就是90(TC),于大气气氛下进 行2小时的退火处理，以获得晶粒细致、组织成分均匀的溅镀靶 材。
最后再进行该车制步骤16,将该退火步骤15结束后所获得 的溅镀靶材，经过切片、车除表面些微的氧化层后，就可供溅 镀制程使用。
通过上述制程所制成的溅镀靶材，其得料率约94%,且其 显微组织则如图2所示，由图中可以发现溅镀靶材的组织相当细 致均勾，且呈现等轴晶型态，晶粒尺寸小于150]am。 实施方法2
本实施方法以钴铬铂硼(CoCrPtB)合金溅镀靶材的制作为 例，首先于该准备步骤ll中，准备纯度高达99.95 wt %以上的 钴金属锭、铬金属锭，与铂金属锭，接着进行该表面处理步骤 12,将上述三个种类的金属锭置于体积浓度95%以上的盐酸溶 液中，以超声波振动方式去除表面氧化物与油污，然后再置于 去离子水中，同样以超声波振动方式去除残留在表面的盐酸溶 液，然后再予以烘干。
接着进行该熔铸步骤13，将该钴金属锭、铬金属锭及铂金 属锭，以54wt。/o的钴、14wtQ/。的铬及31wt。/o的铂的重量组成比例 进行原料秤重，并添加lwt。/。的硼，置于真空熔炼炉中，将其进 行真空电弧熔炼(Vacuum Arc Melting, VAM)方式得到合金熔 体，再将合金熔体浇入附有循环水路且高热传导率的纯铜铸模 中进行冷却，以使合金熔体急速凝固成型为一铸胚，在合金熔 体浇入铸模的同时，同步以电弧加热方式使位于铸模内的合金 熔体表面维持高温熔融状，直至浇入过程结束。然后进行该热加工步骤14,于该铸胚的熔点温度0.75倍下 (也就是1 IO(TC )进行热轧延，以将该铸胚予以进行塑性变形作 业形成预定形状，接着再进行该退火步骤15,将该铸胚以低于 热轧延温度10(TC的退火温度(也就是1000。C)，于氩气气氛下进 行l小时的退火处理，以获得晶粒细致、组织成分均勻的溅镀靶 材。
最后再进行该车制步骤16，将该退火步骤15结束后所获得 的溅镀耙材，经过切片、车除表面些微的氧化层后，就可供溅 镀制程使用。
通过上述制程所制成的'践镀耙材，其得料率约92%,且其 显微组织则如图3所示，由图中可以发现溅镀靶材的组织相当细 致均匀，晶粒尺寸约为80pm。
通过上述两种实施方法可知，本发明含贵金属溅镀靶材的 利记博彩appl具有以下所述的优点
(1) 得料率较高，降低溅镀靶材的生产成本
于该熔铸步骤13中，当合金熔体于该金属铸模中冷却凝固 成型的同时，同步利用电弧加热使合金熔体表面维持高温熔融 状而不会同时凝固，直至合金熔体浇入过程结束后才会结束电 弧加热，借此使得合金熔体的整体表面可以同时冷却而不会由 外缘逐渐向中央冷却，有效消除该铸胚的冒孔缩孔缺陷；反观 现有靶材利记博彩app，其所制成的合金铸锭还须进行一道去除冒 孔缩孔缺陷的过程，所以靶材产品的得料率较低，相较之下， 本发明利记博彩app1所制成最后溅镀靶材产品的得料率高达90% 以上，可有效地降低溅镀靶材的生产成本，而且通过该铸胚急 速凝固成型，还可以避免低熔点的结晶物大量析出，进而改善 该铸胚的热延性。
(2) 纯度高，组织细致成分均匀本发明利记博彩appl因为在真空环境中使用高纯度金属锭进 行熔炼，所以能够避免杂质侵入而维持高纯度，并且再依序经
由该熔铸步骤13、热加工步骤14及退火步骤15,就可获得晶粒 细致、组织成分均匀的賊镀靶材，不会产生如同一般靶材制作 方法采用球磨混合制程，因为粉体混合不均而造成靶材成分不 均的问题；因此，使用本发明利记博彩appl所制成的溅镀靶材，具 有纯度高，组织细致成分均匀等优点，对于后续溅镀制程而言， 能够维持相当良好的溅镀品质，适合高科技产业运用。
归纳上述，本发明含贵金属溅镀靶材的利记博彩appl,通过合 金熔体的整体表面是呈现同时冷却的状态，而不会由外缘逐渐 向中央冷却，因此可以有效消除该铸胚的冒孔缩孔缺陷，提高 '减镀靼材产品的得料率，降低溅镀靶材的生产成本；至于该铸 胚通过急速冷凝而成型，还可避免低熔点的结晶物大量的析出， 进而改善铸胚的热延性；此外，使用高纯度的金属锭进行该熔 铸步骤13、热加工步骤14、退火步骤15所制成的溅镀靶材，还 具有纯度高、组织成分细致均匀等优点，有利于提高后续溅镀 制程时的品质，所以确实能够达到本发明的目的。
权利要求
1.一种含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其特征在于，该利记博彩app包含一准备步骤，准备一由具磁性的金属元素所制成的高纯度基材及一高纯度贵金属锭；一表面处理步骤，将该基材与贵金属锭进行去除表面氧化物与油污的作业；一熔铸步骤，将该基材与贵金属锭进行真空熔炼，再将真空熔炼所得的合金熔体浇入一金属铸模中，并且冷却该金属铸模，以使合金熔体凝固成型为一铸胚，在合金熔体浇入该金属铸模的同时，同步以电弧加热方式使位于该金属铸模内的合金熔体表面维持高温熔融状，直至浇入过程结束；一热加工步骤，将完成该熔铸步骤的铸胚予以进行塑性变形作业；及一退火步骤，将完成该热加工步骤的铸胚予以进行退火作业，以获得含贵金属的溅镀靶材，供溅镀制程使用。
2. 根据权利要求l所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该准备步骤所准备的基材选自于下列所构成的群组铁、 钴、镍及这些的一组合。
3. 根据权利要求2所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该准备步骤所准备的贵金属锭选自于下列所构成的群组 铂、钯、金、4艮、铑、铱、钌、锇及这些的一组合。
4. 根据权利要求3所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该准备步骤所准备的基材与贵金属锭的纯度皆达重量百分 比99.95%以上。
5. 根据权利要求4所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该准备步骤还准备 一 纯度达重量百分比99.95%以上的4各 金属锭，该基材则为一钴金属锭，该熔铸步骤是将该钴金属锭、 铬金属锭及贵金属锭，以重量百分比45% 60%的钴、重量百分 比5%~27%的铬、重量百分比25%~45%的贵金属，将其进行真 空熔炼以得到合金熔体。
6. 根据权利要求5所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该表面处理步骤是将该基材、铬金属锭，与贵金属锭三者 置于酸性溶液中，以超声波振动方式去除表面氧化物与油污， 然后再置于去离子水中，同样以超声波振动方式去除残留在表 面的酸性溶液，然后再予以烘干。
7. 根据权利要求6所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该表面处理步骤所使用的酸性溶液选自于下列所构成的群 组硝酸、磷酸、盐酸、氢氟酸及王水。
8. 根据权利要求7所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该利记博彩app还包含一车制步骤，将该退火步骤结束后所获 得的溅镀靶材，经过切片、车除表面氧化层后，供溅镀制程使 用。
9. 根据权利要求8所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该热加工步骤的工作温度介于该铸胚的熔点温度 0.75~0.85倍之间，该退火步骤的退火温度低于该热加工步骤工 作温度100。C 300。C之间，退火时间介于1 2小时之间。
10. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其特征在于，该熔铸步骤于真空熔炼时，还添加重量百分比5%以下的硼 元素。
11. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该熔铸步骤所进行的真空熔炼方式为真空感应熔炼。
12. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该熔铸步骤所进行的真空熔炼方式为真空电弧熔炼。
13. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该热加工步骤是采用热锻造。
14. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其特征在于，该热加工步骤是采用热轧延。
15. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该退火步骤是于大气气氛下进行。
16. 根据权利要求9所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，其 特征在于，该退火步骤是于保护气氛下进行。
17. 根据权利要求16所述含贵金属溅镀靶材的利记博彩app， 其特征在于，该退火步骤所使用的保护气氛为氩气。
全文摘要
一种含贵金属溅镀靶材的利记博彩app，包含一准备、一表面处理、一熔铸、一热加工及一退火步骤。于该准备步骤中准备各个金属锭，并进行该表面处理步骤去除表面氧化物与油污，然后在该熔铸步骤中，将各个金属锭以特定重量组成比例进行真空熔炼而得到合金熔体，并于金属铸模中凝固成型为铸胚的同时，同步利用电弧加热使合金熔体表面维持高温熔融状，最后才使合金熔体的整体表面同时冷却，而不会由外缘逐渐向中央冷却，因此可以有效消除冒孔缩孔缺陷，并配合进行该热加工、退火步骤，就可制出得料率高达90％以上且组织细致成分均匀的溅镀靶材。
文档编号C22F1/14GK101319303SQ200710110578
公开日2008年12月10日 申请日期2007年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者张瑞东, 施拔萃, 李至隆, 洪胤庭, 陈荣志 申请人:中国钢铁股份有限公司