专利名称：一种钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种材料表面真空溅镀用的钛铝合金靶材热压烧结成型工艺，涉及 金属材料、真空表面镀膜材料、粉末冶金加工领域。
背景技术：
近年来，随着人们对环保以及能源危机意识的增强，材料的表面镀膜技术由传 统的电镀及化学镀技术逐渐过渡到真空溅镀技术。真空磁控溅镀技术己经在五金装 饰镀层、表面保护镀层、电子产品镀层、电磁屏蔽镀膜、塑料镀膜以及汽车和建筑 玻璃镀膜领域得到了广泛的应用。因此，作为该项技术镀膜膜层所要使用的溅射靶 材需求也就显得更加迫切。
钛铝金属间化合物属于硬脆材料，具有很好的耐磨性，在普通刀具表面覆着一 层钛铝金属间化合物，可以有效延长刀具的使用时间，在机械加工行业具有较好的 应用前景。
此外，随着现代装修行业的迅速发展，对装修材料的颜色要求越来越高，同时 要求装饰膜具有较高的化学稳定性以及较好的颜色耐候性。钛铝合金靶材可以根据 溅射气氛提供黄色、黑色、棕色、玫瑰色等色膜，具有耐腐蚀、耐磨和美观的优点， 可以满足装饰材料对颜色以及化学稳定性的要求。钛铝合金靶材在耐蚀性、制备成 本、溅射成本方面都优于同类型的钨或钨合金靶材。
通常采用磁控溅射、多弧离子镀、电弧离子镀等工艺在材料表面附着一层 TiAl(CN)层，这些工艺对耙材都有导电、导热的要求，导热能力越高，则生产效率 越高，镀膜质量越好，导电能力越好，工艺的灵活性越高，靶材的应用面也越广。
根据不同的成分配比，钛和铝之间可以形成多种金属间化合物，如Ti3Al、TiAl、 TiAl2、 TiAl3等，这些金属间化合物的存在导致了钛铝合金的加工脆性，特别是当 合金中铝含量超过50% (原子比)是这个问题尤为明显。正因为如此，钛铝合金靶 材生产工艺较为复杂，技术壁垒较高。
有关钛铝合金靶材的生产工艺在国内、外专利鲜有报道，但国内主要采用熔炼 工艺制造钛铝合金靶材。熔炼工艺制造钛铝合金靶材时，浇铸过程中容易产生气泡、 疏松和偏析；同时合金中成分与组织的均匀性难以保证，导致靶材品质不稳定，同 时过个尺寸偏小，限制了其大规模的工业应用，而使用的粉末冶金热等静压烧结方 法，工艺要求高，材料性能不稳定，成本过高，实际使用困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种短流程，低成本，粉末不易氧化，致 密度较高，镀膜效果好，成分均匀，规格尺寸大的钛铝合金靶材快速热压烧结成 型工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供的钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺，
3(1) 、采用不同粒度的Ti粉和Al粉作为原材料进行热压烧结成型，其中Ti 粉的粒度为10 50y m， Al粉的粒度为10 50w m，两种金属粉的纯度在99%以上， 氧含量低于200卯m，其中钛的原子百分比含量为25% 75%，铝的原子百分比含量 为25% 75%;将两种粉末按需要的成分比例称量好，在球磨机中混合4 16小时， 混合时添加0 3%质量含量的成型剂，成型剂主要成分为硬脂酸，将混合好的粉末
放入模具中，振动均匀；
(2) 、将混合好的Ti - Al粉末装于烧结模具中，在室温下先将压头预压压紧 模具，压紧力为5 50MPa;然后，在热压机上通过上、下压头之间通过电流将整 个模具连同内部金属粉一同加热升温，升温温度达到480 520'C时，保温5 ~20 分钟以便排出粉末间的气体和成型剂的脱去；然后快速升温到1000 1300'C，升 温过程中压力逐步降低，等到达烧结温度后，再加压力到5 50MPa，压力不同 则压型后的Ti - Al材料的致密度不同，压力越大则致密度越大，加压烧结时间 20 30分钟，然后停止加热，同时卸除压力；
(3) 、待冷却后脱模得到烧结成型的Ti - Al材料，该材料可按要求加工成靶材。
采用上述技术方案的钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺，采用热压粉末快 速成型工艺，使材料在热和力的共同作用下烧结成型，利用Ti - Al混合物中铝 的熔点低，将钛粉粘结在一起，从而得到需要的各种成分的钛铝靶材， 可以制备出不同成分和各种尺寸规格的钛铝合金靶材，该方法制备的钛铝合金靶 材致密度高、晶粒细小、成分均匀、成本低，能满足大规模产业化要求。获得的 Ti - Al耙材直径100mm，厚度40mm。致密度〉95%,热导率MO0W/m K，密度 <3. 5g/cm3。
本发明的优点和积极效果
(1) 钛铝合金靶材中Ti的原子百分比含量可以从25%~75%按要求进行调控；
(2) 可以快速的制备高致密度的真空溅射用钛铝靶材，其溅射镀膜膜层性能 比目前其他工艺的方法制备的更均匀，膜层种类也更多；
(3) 制备工艺更简单，成本低。
综上所述，本发明是一种短流程，低成本，粉末不易氧化，致密度较高，镀 膜效果好，成分均匀，规格尺寸大的钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺。
图1是本发明的热压烧结示意图2是本发明实施例1制得的Ti - Al材料的显微组织图。 图3是本发明实施例2制得的Ti - Al材料外形图； 图4是本发明实施例3制得的Ti - Al材料外形图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细说明。
实施例1-
针对合金成分为25at%Ti - Al成分的磁控溅射靶材。采用平均粒度为50 !i m的Ti粉和粒度为10 ii m的Al粉，其中Ti粉的纯度 在99.9%， Al粉的纯度在99.9%，氧含量低于200卯m。将两种粉末按37 : 63的质 量成分比例称量好后，在球磨机中混合12小时。将混合好的粉末放入模具中，振 动均匀。将装好Ti - Al粉末的模具放在可感应加热的热压机上，参见图1， l一 上压头，2—下压头，3—热压模，4一上模垫，5—Ti-Al靶材，6—下模垫，在室温 下先将压头预压压紧模具，压紧力为5MPa。上、下压头通过电流可将整个模具连同 内部金属粉末一同加热升温，升温速度达到480'C时，保温5分钟以便排出金属粉 末间的气体和成型剂的脱去。然后快速升温到IOO(TC，到达烧结温度后，再加应力 到5MPa。加压烧结时间20分钟，然后停止加热，同时卸除压力。待冷却后脱模得 到烧结成型的Ti - Al靶材。通过上述工艺制得的Ti - Al材料的显微组织见图
实施例2:
针对50at^Ti - Al成分的磁控溅射靶材。
采用平均粒度为30 u m的Ti粉和粒度为30 u m的Al粉，其中Ti粉的纯 度在99.9%， Al粉的纯度在99.9%，氧含量低于200ppm。将两种粉末按64 : 36的 质量成分比例称量好后，在球磨机中混合4小时，混合时添加1%质量含量的硬脂 酸成型剂。将混合好的粉末放入模具中，振动均匀。将装好Ti - Al粉末的模具 放在可感应加热的热压机上，参见图l,在室温下先将压头预压压紧模具，压紧力 为40MPa。上、下压头通过电流可将整个模具连同内部金属粉末一同加热升温，升 温速度达到500'C时，保温15分钟以便排出金属粉末间的气体和成型剂的脱去。 然后快速升温到1150°C，到达烧结温度后，再加应力到10MPa。加压烧结时间20 分钟，然后停止加热，同时卸除压力。待冷却后脱模得到烧结成型的Ti - Al靶 材。通过上述工艺制得的Ti - Al材料外形就是图3。
实施例3:
针对75免atTi - Al成分的磁控溅射靶材 采用平均粒度为10 u m的Ti粉和粒度为50 y m的Al粉，其中Ti粉的纯度 在99.9%， Al粉的纯度在99.9%，氧含量低于200ppm。将两种粉末按84 : 16的质 量成分比例称量好后，在球磨机中混合16小时，混合时添加3%质量含量的硬脂酸 成型剂。将混合好的粉末放入模具中，振动均匀。将装好Ti - Al粉末的模具放 在可感应加热的热压机上，参见图1，在室温下先将压头预压压紧模具，压紧力为 50MPa。上、下压头通过电流可将整个模具连同内部金属粉末一同加热升温，升温 速度达到52(TC时，保温20分钟以便排出金属粉末间的气体和成型剂的脱去。然后 快速升温到130(TC，到达烧结温度后，再加应力到50MPa。加压烧结时间30分钟， 然后停止加热，同时卸除压力。待冷却后脱模得到烧结成型的Ti - Al靶材。通 过上述工艺制得的Ti - Al材料外形就是图4。
权利要求
1、一种钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺，其特征是在于其步骤是(1)、采用不同粒度的Ti粉和Al粉作为原材料进行热压烧结成型，其中Ti粉的粒度为10～50μm，Al粉的粒度为10～50μm，两种金属粉的纯度在99％以上，氧含量低于1000ppm，其中钛的原子百分比含量为25％～75％，铝的原子百分比含量为25％～75％；将两种粉末按需要的成分比例称量好，在球磨机中混合4～16小时，混合时添加0～3％质量含量的成型剂，成型剂主要成分为硬脂酸，将混合好的粉末放入模具中，振动均匀；(2)、将混合好的Ti-Al粉末装于烧结模具中，在室温下先将压头预压压紧模具，压紧力为5～50MPa；然后，在热压机上通过上、下压头之间通过电流将整个模具连同内部金属粉一同加热升温，升温温度达到480～520℃时，保温5～20分钟以便排出粉末间的气体和成型剂的脱去；然后快速升温到1000～1300℃，升温过程中压力逐步降低，等到达烧结温度后，再加压力到5～50MPa，压力不同则压型后的Ti-Al材料的致密度不同，压力越大则致密度越大，加压烧结时间20～30分钟，然后停止加热，同时卸除压力；(3)、待冷却后脱模得到烧结成型的Ti-Al材料，该材料可按要求加工成靶材。
全文摘要
本发明公开了一种钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺，采用热压粉末快速成型工艺，使材料在热和力的共同作用下烧结成型，利用Ti-Al混合物中铝的熔点低，将钛粉粘结在一起，从而得到需要的各种成分的钛铝靶材，可以制备出不同成分和各种尺寸规格的钛铝合金靶材，该方法制备的钛铝合金靶材致密度高、晶粒细小、成分均匀、成本低，能满足大规模产业化要求。本发明是一种短流程，低成本，粉末不易氧化，致密度较高，镀膜效果好，成分均匀，规格尺寸大的钛铝合金靶材快速热压烧结成型工艺。
文档编号B22F9/02GK101524754SQ20091004314
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者琨 余, 蔡志勇 申请人:中南大学