權(quán)利要求

1.鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述的靶材制備工藝主要包括如下步驟： S1、原料配比：靶材所用原料均為粉末狀，包括合計原子百分比占比為0.5％--40％的Ga、Ni、Nd元素組中的至少一種和原子比0.5％--40％的Ti作為摻雜金屬，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)； S2、原料混合：根據(jù)所需生產(chǎn)的質(zhì)量數(shù)或體積數(shù)，按照S1中的原料組分進行配比，并將各組分在真空或者保護氣環(huán)境下進行原料混合攪拌，得到混合粉末； S3、膠套裝粉定型：將S2中得到的混合粉末裝入膠套，然后將膠套進行密封，并對膠套進行整形使得膠套保持長方體形狀或其他需要的形狀； S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3中裝粉完成的壓制坯膠套放入冷等靜壓機壓制得到壓制坯； S5、熱等靜壓作業(yè)：將S4中得到的壓制坯進行熱等靜壓處理后得到燒結(jié)坯； S6、熱軋作業(yè)：將S5中得到的燒結(jié)坯進行熱軋制，得到板坯； S7、機加工作業(yè)：將S6中得到板坯進行機加工作業(yè)得到最終所需產(chǎn)品尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S1中選用的原料粉純度不低于99.9％，粒度介于1.5μm—50μm之間。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S1中元素Ga、Ni、Nd中的至少一種合計比例為原子比0.5％--40％，Ti原子比為0.5％--40％，其余為Mo及不可避免的雜質(zhì)元素。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S4冷等靜壓作業(yè)中，壓力緩慢升壓至150MPa-400MPa后，保壓3-10分鐘，然后泄壓，最后將壓制坯從膠套取出。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S5熱等靜壓作業(yè)中，作業(yè)壓力為150MPa-300MPa，作業(yè)溫度為800℃-1200℃。 

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S6熱軋作業(yè)中，熱軋制加熱溫度控制為800℃-1200℃，熱軋后退火去除應(yīng)力，退火溫度控制為800℃-1200℃。 

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S2中混料所用的混料機位V型混料機或3D混料機，采用的保護氣為惰性氣體，工作前先用惰性氣體洗缸不少于10分鐘，混料時間為8-16小時。 

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S3中的膠套外面套設(shè)有配套的鋼套。 

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝，其特征在于：所述步驟S6中對燒結(jié)坯進行熱軋作業(yè)時，坯料分3-5道次軋制，每道次軋制變形量不低于20％，軋制完成后，去應(yīng)力退火，退火保溫時間為0.5-2小時，之后自然冷卻。 

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的鉬合金濺射靶材的制備工藝制備得到的靶材，其特征在于：所述的靶材可應(yīng)用于高端顯示面板、太陽能電池以及其他靶材鍍膜。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫難熔金屬靶材制備領(lǐng)域，具體涉及一種鉬合金濺射靶材的制備工藝。

背景技術(shù)

鉬靶材是一種具有高附加值的特征電子材料，在電子行業(yè)中，鉬濺射靶材主要用于平面顯示器、薄膜太陽能電池的電極和配線材料以及半導(dǎo)體的阻擋層材料。這些都是基于鉬的高熔點、高電導(dǎo)率、較低的比阻抗、較好的耐腐蝕性以及良好的環(huán)保性能。

與純鉬靶材相比，在鉬中添加一定比例的其他金屬元素后，可進一步提高膜層的耐氧化性和耐濕性，另外隨著高端顯示技術(shù)的發(fā)展，顯示面板的TFT元器件布線層材料正逐步由Cu對Al進行替代，特別是高世代線顯示面板，Cu工藝使用越來越多，由于Cu刻蝕較為困難，為了和Cu刻蝕性能匹配，需要對鉬靶材進行改性，提高其作為阻隔層的耐腐蝕性。目前與Cu工藝匹配，應(yīng)用較多的是Mo-Nb靶材，但是Mo-Nb靶材也有其自身的缺點，如耐蝕性還有提升空間、與PR膠粘合力差等問題，因此，需要尋找綜合性能更加優(yōu)良的靶材作為阻隔層材料。

中國專利CN100447290C公開了一種鉬合金靶材的制備工藝，該工藝所述濺射靶材料由總計0.5-50％原子選自Ti、Zr、V、Nb和Cr中的至少一種金屬元素(M)、及余量的Mo和不可避免的雜質(zhì)組成。該工藝所選金屬元素，除鈦以外，其他金屬元素表面能均較高，根據(jù)楊氏方程，固體表面能與表面張力γsv正相關(guān)，固體表面能越小，接觸角θ越大，疏水性越好，和有機材料PR膠的粘附力越強，刻蝕改善效果越好。因此根據(jù)本專利工藝，無論制備的二元合金還是多元合金，最后制備的靶材在鍍膜過程中，表面能較高的元素易導(dǎo)致膜層和PR膠的粘附力變差，最終造成刻蝕缺陷。而且本專利所述工藝在制備靶材過程中首先將混合后的粉末壓成生坯，之后再對生坯進行破碎處理，此工藝在工業(yè)化生產(chǎn)中，過程繁瑣，增加生產(chǎn)成本，且在反復(fù)的處理過程中易造成原料污染，品控風(fēng)險極大。

中國專利CN103993262B提供了一種鉬合金濺射靶材的制備工藝，其原料由合計3原子％以上的子Cr、Zr及Ta的元素組A中選出的一種以上元素和10原子％--20原子％的Ni，并且自上述元素組A中選出的元素與上述Ni合計為50原子％以下，剩余部分由Mo及不可避免的雜質(zhì)組成。該專利所述金屬元素Cr、Zr、Ta表面能同樣較高，制成的合金靶所鍍膜層和PR膠粘附力較差，并非鉬合金靶材的最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明旨在提供一種鉬合金濺射靶材的制備工藝，采用該制備工藝生產(chǎn)出來的靶材可應(yīng)用于高端顯示面板、太陽能電池以及其他靶材鍍膜領(lǐng)域。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種鉬合金濺射靶材的制備工藝，所述的靶材制備工藝主要包括如下步驟：

S1、原料配比：靶材所用原料均為粉末狀，包括合計原子百分比占比為0.5％--40％的Ga、Ni、Nd元素組中的至少一種和原子比0.5％--40％的Ti作為摻雜金屬，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)；

S2、原料混合：根據(jù)所需生產(chǎn)的質(zhì)量數(shù)或體積數(shù)，按照S1中的原料組分進行配比，并將各組分在真空或者保護氣環(huán)境下進行原料混合攪拌，得到混合粉末；

S3、膠套裝粉定型：將S2中得到的混合粉末裝入膠套，然后將膠套進行密封，并對膠套進行整形使得膠套保持長方體形狀或其他需要的形狀；

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3中裝粉完成的壓制坯膠套放入冷等靜壓機壓制得到壓制坯；

S5、熱等靜壓作業(yè)：將S4中得到的壓制坯進行熱等靜壓處理后得到燒結(jié)坯；

S6、熱軋作業(yè)：將S5中得到的燒結(jié)坯進行熱軋制，得到板坯；

S7、機加工作業(yè)：將S6中得到板坯進行機加工作業(yè)得到最終所需產(chǎn)品尺寸。

所述步驟S1中選用的原料粉純度不低于99.9％，粒度介于1.5μm—50μm之間。

所述步驟S1中元素Ga、Ni、Nd中的至少一種合計比例為原子比0.5％--40％，Ti原子比為0.5％--40％，其余為Mo及不可避免的雜質(zhì)元素。

所述步驟S4冷等靜壓作業(yè)中，壓力緩慢升壓至150MPa-400MPa后，保壓3-10分鐘，然后泄壓，最后將壓制坯從膠套取出。

所述步驟S5熱等靜壓作業(yè)中，作業(yè)壓力為150MPa-300MPa，作業(yè)溫度為800℃-1200℃。

所述步驟S6熱軋作業(yè)中，熱軋制加熱溫度控制為800℃-1200℃，熱軋后退火去除應(yīng)力，退火溫度控制為800℃-1200℃。

所述步驟S2中混料所用的混料機位V型混料機或3D混料機，采用的保護氣為惰性氣體，工作前先用惰性氣體洗缸不少于10分鐘，混料時間為8-16小時。

所述步驟S3中的膠套外面套設(shè)有配套的鋼套。

所述步驟S6中對燒結(jié)坯進行熱軋作業(yè)時，坯料分3-5道次軋制，每道次軋制變形量不低于20％，軋制完成后，去應(yīng)力退火，退火保溫時間為0.5-2小時，之后自然冷卻。

述的靶材可應(yīng)用于高端顯示面板、太陽能電池以及其他靶材鍍膜。

本發(fā)明的有益效果是：1、使用以Mo為基體的三元或四元合金靶材相比二元合金Mo靶材，耐氧化性，耐濕性，耐高溫性能得到進一步提升，最終提升了所鍍膜層的穩(wěn)定性和壽命。2、由于摻雜有低表面張力的金屬元素，大大提升了膜層和PR膠層的接觸角，改善了刻蝕性能，提升了產(chǎn)品良率。3、所用的工藝路線簡單易操作，提升了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，且由于可軋制，最終產(chǎn)品尺寸不受爐體尺寸限制，擴展了產(chǎn)品的尺寸和應(yīng)用范圍。

說明書附圖

圖1是采用本發(fā)明制備得到的靶材截面元素分布圖。

具體實施方式

下面通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明提供的制備工藝進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此。

一種鉬合金濺射靶材的制備工藝，制備的靶材可應(yīng)用于高端顯示面板、太陽能電池以及其他靶材鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，主要包括如下步驟：

S1、原料配比：靶材所用原料均為粉末狀，選用的原料粉純度不低于99.9％，粒度介于1.5μm—50μm之間；包括合計原子百分比占比為0.5％--40％的Ga、Ni、Nd元素組中的至少一種和原子比0.5％--40％的Ti作為摻雜金屬，余量為Mo和不可避免的雜質(zhì)；元素Ga、Ni、Nd中的至少一種合計比例為原子比0.5％--40％，Ti原子比為0.5％--40％，其余為Mo及不可避免的雜質(zhì)元素。

S2、原料混合：根據(jù)所需生產(chǎn)的質(zhì)量數(shù)或體積數(shù)，按照S1中的原料組分進行配比，并將各組分在真空或者保護氣環(huán)境下進行原料混合攪拌，得到混合粉末；混料所用的混料機位V型混料機或3D混料機，采用的保護氣為惰性氣體，工作前先用惰性氣體洗缸不少于10分鐘，混料時間為8-16小時。

S3、膠套裝粉定型：將S2中得到的混合粉末裝入膠套，然后將膠套進行密封，并對膠套進行整形使得膠套保持長方體形狀或其他需要的形狀。

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3中裝粉完成的壓制坯膠套放入冷等靜壓機壓制得到壓制坯；壓力緩慢升壓至150MPa-400MPa后，保壓3-10分鐘，然后泄壓，最后將壓制坯從膠套取出。

S5、熱等靜壓作業(yè)：將S4中得到的壓制坯進行熱等靜壓處理后得到燒結(jié)坯；作業(yè)壓力為150MPa-300MPa，作業(yè)溫度為800℃-1200℃。

S6、熱軋作業(yè)：將S5中得到的燒結(jié)坯進行熱軋制，得到板坯；熱軋制加熱溫度控制為800℃-1200℃，熱軋后退火去除應(yīng)力，退火溫度控制為800℃-1200℃；坯料分3-5道次軋制，每道次軋制變形量不低于20％，軋制完成后，去應(yīng)力退火，退火保溫時間為0.5-2小時，之后自然冷卻。

S7、機加工作業(yè)：將S6中得到板坯進行機加工作業(yè)得到最終所需產(chǎn)品尺寸。

實施例一

本實施例提供一種鉬合金濺射靶材的制備工藝，包括如下步驟：

S1、原料配比：優(yōu)先選用原料組中的Ni作為第一種摻雜元素，所占原子比為10％，原料粉粒度為6μm，原料粒度另外選用Ti元素原子比為10％，粉體粒度為10μm，其余為Mo及其不可避免的雜質(zhì)元素組成，Mo粉粒度為4.5μm。

S2、原料混合：根據(jù)所需生產(chǎn)的質(zhì)量數(shù)或體積數(shù)，按照S1中的原料組分進行配比，將步驟S1所選的原料粉加入V型混料機，原料粉加入前要使用惰性氣體對混料機缸體進行洗缸，原料加入后，要在缸體內(nèi)充滿惰性氣體，選用的惰性氣體為氬氣，之后將混料機缸體密封，使混料機內(nèi)保持正壓，開機混料8小時后停機，得到原料混合粉；

S3、膠套裝粉定型：按照需要，選用合適尺寸的膠套，將步驟S2得到的混合粉裝入膠套內(nèi)，一邊裝，一邊震實，裝粉完畢后，將膠套密封，隨后對膠套進行整形使膠套保持扁平的長方體形狀；裝粉所用的膠套尺寸要依據(jù)最終產(chǎn)品尺寸而定，在膠套外面，還需要套上配置的鋼套，確保在進行冷等靜壓時，素坯不變形。

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3裝過粉的膠套放入冷等靜壓機壓制，緩慢升壓，最大壓力達到180MPa，保壓時間8分鐘，之后泄壓，從膠套取出壓制坯；在壓制過程中，確保膠套密封、無滲油滲水等異常。

S5、熱等靜壓作業(yè)：將步驟S4所得壓制坯進行熱等靜壓作業(yè)，作業(yè)壓力150MPa，最高作業(yè)溫度850℃，最高溫度保壓時間4小時。

S6、熱軋作業(yè)：將步驟S5得到的坯料放入馬弗爐中加熱，加熱溫度為900℃，保溫時間1小時，之后進行軋制，首道次軋制變形量不低于25％，其余道次軋制變形量為不低于20％，直至軋至所需尺寸，之后進行去應(yīng)力退火，退火溫度900℃，保溫時間1小時，得到板坯。

S7、機加工作業(yè)：將步驟S6軋制后的板坯按訂貨圖紙進行機加工作業(yè)，得到最終所需靶材。

實施例二

S1、原料配比：優(yōu)先選用原料組中的Ni作為第一種摻雜元素，所占原子比為15％，原料粉粒度為6μm，原料粒度另外選用Ti元素原子比為15％，粉體粒度為10μm，其余為Mo及其不可避免的雜質(zhì)元素組成，Mo粉粒度為4.5μm

S2、原料混合：將步驟S1所選的原料粉加入V型混料機，原料粉加入前要使用惰性氣體對混料機缸體進行洗缸，原料加入后，要在缸體內(nèi)充滿惰性氣體，選用的惰性氣體為氬氣，之后將混料機缸體密封，使混料機內(nèi)保持正壓，開機混料8小時后停機，得到原料混合粉；

S3、膠套裝粉定型：按照需要，選用合適尺寸的膠套，將步驟S2得到的混合粉裝入膠套內(nèi)，一邊裝，一邊震實，裝粉完畢后，將膠套密封，隨后對膠套進行整形使膠套保持扁平的長方體形狀；

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3裝過粉的膠套放入冷等靜壓機壓制，緩慢升壓，最大壓力達到180MPa，保壓時間8分鐘，之后泄壓，從膠套取出壓制坯；

S5、熱等靜壓作業(yè)：將步驟S4所得壓制坯進行熱等靜壓作業(yè)，作業(yè)壓力150MPa，最高作業(yè)溫度950℃，最高溫度保壓時間4小時。

S6、熱軋作業(yè)：將步驟S5得到的坯料放入馬弗爐中加熱，加熱溫度為900℃，保溫時間1小時，之后進行軋制，首道次軋制變形量不低于25％，其余道次軋制變形量為不低于20％，直至軋至所需尺寸，之后進行去應(yīng)力退火，退火溫度900℃，保溫時間1小時，得到板坯；

S7、機加工作業(yè)：將步驟S6軋制后的板坯按訂貨圖紙進行機加工作業(yè)，得到最終所需靶材。

實施例三

S1、原料配比：優(yōu)先選用原料組中的Ni作為第一種摻雜元素，所占原子比為20％，原料粉粒度為12μm，原料粒度另外選用Ti元素原子比為20％，粉體粒度為20μm，其余為Mo及其不可避免的雜質(zhì)元素組成，Mo粉粒度為4.5μm

S2、原料混合：將步驟S1所選的原料粉加入V型混料機，原料粉加入前要使用惰性氣體對混料機缸體進行洗缸，原料加入后，要在缸體內(nèi)充滿惰性氣體，選用的惰性氣體為氬氣，之后將混料機缸體密封，使混料機內(nèi)保持正壓，開機混料8小時后停機，得到原料混合粉；

S3、膠套裝粉定型：按照需要，選用合適尺寸的膠套，將步驟S2得到的混合粉裝入膠套內(nèi)，一邊裝，一邊震實，裝粉完畢后，將膠套密封，隨后對膠套進行整形使膠套保持扁平的長方體形狀；

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3裝過粉的膠套放入冷等靜壓機壓制，緩慢升壓，最大壓力達到180MPa，保壓時間8分鐘，之后泄壓，從膠套取出壓制坯；

S5、熱等靜壓作業(yè)：將步驟S4所得壓制坯進行熱等靜壓作業(yè)，作業(yè)壓力150MPa，最高作業(yè)溫度1050℃，最高溫度保壓時間4小時。

S6、熱軋作業(yè)：將步驟S5得到的坯料放入馬弗爐中加熱，加熱溫度為1000℃，保溫時間1小時，之后進行軋制，首道次軋制變形量不低于25％，其余道次軋制變形量為不低于20％，直至軋至所需尺寸，之后進行去應(yīng)力退火，退火溫度1000℃，保溫時間1小時，得到板坯；

S7、機加工作業(yè)：將步驟S6軋制后的板坯按訂貨圖紙進行機加工作業(yè)，得到最終所需靶材。

實施例四

S1、原料配比：優(yōu)先選用原料組中的Nd作為第一種摻雜元素，所占原子比為20％，原料粉粒度為12μm，原料粒度另外選用Ti元素原子比為20％，粉體粒度為20μm，其余為Mo及其不可避免的雜質(zhì)元素組成，Mo粉粒度為4.5μm

S2、原料混合：將步驟S1所選的原料粉加入V型混料機，原料粉加入前要使用惰性氣體對混料機缸體進行洗缸，原料加入后，要在缸體內(nèi)充滿惰性氣體，選用的惰性氣體為氬氣，之后將混料機缸體密封，使混料機內(nèi)保持正壓，開機混料8小時后停機，得到原料混合粉；

S3、膠套裝粉定型：按照需要，選用合適尺寸的膠套，將步驟S2得到的混合粉裝入膠套內(nèi)，一邊裝，一邊震實，裝粉完畢后，將膠套密封，隨后對膠套進行整形使膠套保持扁平的長方體形狀；

S4、冷等靜壓作業(yè)：將S3裝過粉的膠套放入冷等靜壓機壓制，緩慢升壓，最大壓力達到180MPa，保壓時間8分鐘，之后泄壓，從膠套取出壓制坯；

S5、熱等靜壓作業(yè)：將步驟S4所得壓制坯進行熱等靜壓作業(yè)，作業(yè)壓力150MPa，最高作業(yè)溫度1050℃，最高溫度保壓時間4小時。

S6、熱軋作業(yè)：將步驟S5得到的坯料放入馬弗爐中加熱，加熱溫度為1000℃，保溫時間1小時，之后進行軋制，首道次軋制變形量不低于25％，其余道次軋制變形量為不低于20％，直至軋至所需尺寸，之后進行去應(yīng)力退火，退火溫度1000℃，保溫時間1小時，得到板坯；

S7、機加工作業(yè)：將步驟S6軋制后的板坯按訂貨圖紙進行機加工作業(yè)，得到最終所需靶材。

本發(fā)明通過大量研究，找到了更加適合的金屬元素對Mo金屬靶材進行摻雜，首先要提高Mo靶材的耐蝕性，通過再Mo基體中摻雜耐性性能好的合金元素，如Ti可以提高鉬靶的耐蝕性，但同時考慮到提升靶材所鍍膜層和PR膠的粘合力，則需要使所鍍膜層的表面張力較低，這樣在涂上PR膠時，PR膠接觸角更大，從而改善粘附性，進而改善產(chǎn)品的OPEN類不良，表面張力比較低的金屬有Ni、Ga、Nd等，所以可以通過摻雜這些金屬中的至少一種，提升靶材制備膜層的耐蝕性和粘附力。本發(fā)明工藝步驟簡單，操作便捷，制備的鉬合金濺射靶材純凈度、相對密度均滿足高端電子產(chǎn)品鍍膜領(lǐng)域使用需求，且生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品尺寸寬泛，便于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

采用本發(fā)明中實施例一—實施例四所公開的工藝制備得到的鉬合金靶材，經(jīng)過材料試驗對比，本發(fā)明所制備出來的靶材不但與布線層刻蝕性能匹配，且耐氧化、耐濕性更加優(yōu)秀，同時膜層與PR膠粘合力更好，接觸角更大，刻蝕破度角得到改善，有效提高了產(chǎn)品綜合良率。需要特別說明的是，說明書背景技術(shù)內(nèi)容中所披露的兩項日本進入中國的專利的現(xiàn)有技術(shù)，其中一項技術(shù)在鉬基體的基礎(chǔ)上添加Ti、Zr、V、Nb、Cr至少一種，而另外一項技術(shù)是添加Cr、Zr、Ta和Ni(為必加元素)，而本發(fā)明中讓Ti成為必加元素，另外添加Ni、Ga、Nd(不同于Nb)，實現(xiàn)了材料的可軋制性，突破了技術(shù)上的同質(zhì)化，提高了產(chǎn)品的綜合性能，經(jīng)試驗對比發(fā)現(xiàn)，本工藝制備的靶材與PR膠接觸角相比純鉬靶和其他已公開鉬合金靶材可提升30％以上。與PR膠粘附力更好，而且耐腐蝕性能優(yōu)異，對比其他純鉬及已公開的鉬合金靶材，刻蝕破度角可改善20％以上。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術(shù)特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。

鉬合金濺射靶材的制備工藝.pdf