專利名稱：一種高純鉬濺射靶材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高純鉬濺射靶材的制備方法，涉及一種電子、光伏領(lǐng)域用鉬濺射靶材的制備 方法。
背景技術(shù)：
在電子和光伏領(lǐng)域，鉬濺射靶材主要用于平板顯示器和薄膜太陽能電池的電極和 配線材料。其對(duì)鉬濺射靶材的要求是高純度(> 99. 95wt% )、高密度(相對(duì)密度> 98% )、 細(xì)小均勻的晶粒組織以及一定的結(jié)晶取向，而且對(duì)C、0、K等氣體元素及堿金屬元素要求含 量越低越好。為了提高鉬濺射靶材的純度，國內(nèi)外一些企業(yè)采用電子束熔煉的方法。這種方法 成本高，操作復(fù)雜，熔煉后的鉬坯金屬晶粒粗大，后續(xù)加工困難，很難保證成品靶材要求的 的細(xì)小均勻的晶粒組織。另外一種制備鉬濺射靶材的方法是采用熱等靜壓法。這種方法的 缺點(diǎn)是設(shè)備成本高，工藝及操作相對(duì)復(fù)雜，得到靶材的密度不易控制，而且由于設(shè)備規(guī)格的 限制，很難制備出大規(guī)格尺寸的鉬濺射靶材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能有效降低生產(chǎn)成 本、操作簡單，具有高純度、低雜質(zhì)、細(xì)小均勻的晶粒組織及特定結(jié)晶取向的高純鉬濺射靶 材的制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于其制備過程以十二鉬酸銨為原料， 通過兩段氫氣還原的方法制備出高純鉬粉，然后將高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯， 再經(jīng)真空預(yù)燒結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯；最后將燒結(jié)好的高純鉬板 坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式加工成鉬靶坯，經(jīng)真空退火后，再按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加 工成成品鉬濺射靶材。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的十二鉬酸銨原料中 K含量為2 5ppm，F(xiàn)e含量為3_7ppm，Ni含量小于等于2ppm，晶體呈規(guī)則的六棱柱狀，大小 均勻，無團(tuán)聚。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的氫氣還原方法制備 鉬粉的過程中，舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表面鑲嵌鉬襯套；還原出的鉬粉的純度大于等于 99. 99wt%。本發(fā)明的一種鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的通過兩段氫氣還原的方 法制備出的高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制制成鉬板生坯時(shí)，壓制壓力為180 200MPa，保壓時(shí) 間10 20分鐘。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的鉬板生坯在經(jīng)真空 預(yù)燒結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯的過程中，真空預(yù)燒溫度為1200°C 1400°C，真空度大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 2小時(shí)；氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)溫度為 1820°C 1980°C，保溫時(shí)間6 8小時(shí)。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的加工成鉬靶坯 過程的鉬板坯壓力加工成鉬靶坯的總變形量為70% 90%，其中鍛造加工的變形量為 30% -50%，軋制加工的變形量為40% 60%，軋制方式為單向軋制；加工成的鉬靶坯的真 空退火溫度為1000°C 1150°C，真空度大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 1. 5小時(shí)。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，制備出的成品靶材，其相對(duì)密度為 99 % 99. 9 %，純度大于等于99. 995wt %，C含量小于lOppm，0含量小于lOppm，K含量為 3-8ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為50 μ m 100 μ m,結(jié)晶取向以{100} <011> 為優(yōu)先織構(gòu)取向。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，成本低，操作簡單，設(shè)備要求不高。制 備出的鉬濺射靶材純度高，雜質(zhì)含量低，密度高，晶粒大小均勻，且有特定的結(jié)晶取向。


圖1實(shí)施例1用十二鉬酸銨；圖2實(shí)施例1鉬濺射靶材微觀組織；圖3實(shí)施例2用十二鉬酸銨；圖4實(shí)施例2鉬濺射靶材微觀組織；圖5實(shí)施例3用十二鉬酸銨；圖6實(shí)施例3鉬濺射靶材微觀組織
具體實(shí)施例方式一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其制備過程以十二鉬酸銨為原料，通過兩段氫 氣還原的方法制備出高純鉬粉，然后將高純鉬粉冷等靜壓壓制成鉬板生坯，再經(jīng)真空預(yù)燒 結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯；最后將燒結(jié)好的高純鉬板坯采用先鍛造 后軋制的壓力加工方式加工成鉬靶坯，經(jīng)真空退火后，再按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺 射靶材。操作時(shí)，以晶體形貌呈規(guī)則六棱柱狀、大小均勻，無團(tuán)聚的十二鉬酸銨為原料，控 制K含量為2 5ppm，F(xiàn)e含量為3_7ppm，Ni含量小于等于2ppm，在氫氣還原爐中進(jìn)行兩段 氫還原，還原工藝按照常規(guī)鉬粉的還原工藝進(jìn)行。還原過程中舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表 面鑲嵌鉬襯套，制備出純度大于等于99. 99襯％的鉬粉。將制備出的高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，壓制壓力180 200MPa，保壓 時(shí)間10 20分鐘。然后將鉬板生坯進(jìn)行真空預(yù)燒，預(yù)燒溫度為1200°C 1400°C，真空度 大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 2小時(shí)；預(yù)燒完的鉬板坯再在氫氣氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒 結(jié)溫度1820°C 1980°C，保溫時(shí)間6 8小時(shí)。將制備出的高純鉬板坯采用先鍛造后軋制的加工方式進(jìn)行壓力加工制成鉬靶坯， 壓力加工總變形量為70% _90%，其中鍛造加工的變形量為30% -50%，軋制加工的變形量 為40% 60%，軋制方式為單向軋制。鍛造和軋制加工的工藝按照普通鉬板的熱加工工藝 進(jìn)行。加工成的鉬靶坯在真空退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度1000°C 1150°C，真空度大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 1. 5小時(shí)。最后按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。加工成的成品鉬濺射靶材，其相對(duì) 密度為99% 99. 9%，純度大于等于99. 995wt%, C含量小于lOppm，O含量小于lOppm， K含量為3-8ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為50 μ m 100 μ m,結(jié)晶取向以 {100} <011>為優(yōu)先織構(gòu)取向。實(shí)施例1 以晶體形貌呈規(guī)則六棱柱狀、大小均勻，無團(tuán)聚的十二鉬酸銨為原料(圖1)，控制 K含量為5ppm，F(xiàn)e含量為7ppm，Ni含量為2ppm。將其在氫氣還原爐中進(jìn)行兩段氫還原，還 原工藝按照常規(guī)鉬粉的還原工藝進(jìn)行。還原過程中舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表面鑲嵌鉬 襯套。制備出的鉬粉的純度為99.99wt%。將此鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，壓制壓力180MPa，保壓時(shí)間10分鐘。然后 將鉬板生坯進(jìn)行真空預(yù)燒，預(yù)燒溫度為1400°C，真空度為10_3Pa，保溫時(shí)間1小時(shí)；預(yù)燒完的 鉬板坯再在氫氣氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1820°C，保溫時(shí)間6小時(shí)。將制備出的高純鉬板坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式制成鉬靶坯，加工總變 形量為70%，其中鍛造加工的變形量為30%，軋制加工的變形量為40%，軋制方式為單向 軋制。鍛造和軋制加工的工藝按照普通鉬板的熱加工工藝進(jìn)行。加工成的鉬靶坯于真空退 火爐中在1150°C進(jìn)行高溫退火，真空度為10_3Pa，保溫時(shí)間1小時(shí)。最后將鉬靶坯按照規(guī)定 規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。加工成的成品鉬濺射靶材，其相對(duì)密度為99%，純度為99. 995wt%，C含量為 6ppm, 0含量為9ppm，K含量為8ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為100 μ m，結(jié) 晶取向以{100}<011>為優(yōu)先織構(gòu)取向。圖2是該鉬濺射靶材的微觀組織照片。實(shí)施例2以晶體形貌呈規(guī)則六棱柱狀、大小均勻，無團(tuán)聚的十二鉬酸銨為原料(圖3)，控制 K含量為2ppm，F(xiàn)e含量為3ppm，Ni含量小于lppm。將其在氫氣還原爐中進(jìn)行兩段氫還原， 還原工藝按照常規(guī)鉬粉的還原工藝進(jìn)行。還原過程中舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表面鑲嵌 鉬襯套。制備出的鉬粉的純度為99. 992wt%。將此鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，壓制壓力200MPa，保壓時(shí)間20分鐘。然后 將鉬板生坯進(jìn)行真空預(yù)燒，預(yù)燒溫度為1200°C，真空度為10_4Pa，保溫時(shí)間2小時(shí)；預(yù)燒完的 鉬板坯再在氫氣氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度1880°C，保溫時(shí)間6小時(shí)。將制備出的高純鉬板坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式制成鉬靶坯，壓力加工 總變形量為90%，其中鍛造加工的變形量為40%，軋制加工的變形量為50%，軋制方式為 單向軋制。鍛造和軋制加工的工藝按照普通鉬板的熱加工工藝進(jìn)行。加工成的鉬靶坯于真 空退火爐中在1050°C進(jìn)行高溫退火，真空度為10_4Pa，保溫時(shí)間1小時(shí)。最后將鉬靶坯按照 規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。加工成的成品鉬濺射靶材，其相對(duì)密度為99. 9%，純度為99. 997wt%, C為6ppm， 0含量為8ppm，K含量為5ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為50μπι，結(jié)晶取向 以{100}<011>為優(yōu)先織構(gòu)取向。圖4是該鉬濺射靶材的微觀組織照片。實(shí)施例3以晶體形貌呈規(guī)則六棱柱狀、大小均勻，無團(tuán)聚的十二鉬酸銨為原料(圖5)，控制K含量為4ppm，F(xiàn)e含量為5ppm，Ni含量為lppm。將其在氫氣還原爐中進(jìn)行兩段氫還原，還 原工藝按照常規(guī)鉬粉的還原工藝進(jìn)行。還原過程中舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表面鑲嵌鉬 襯套。制備出的鉬粉的純度為99. 99wt%。
將此鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，壓制壓力180MPa，保壓時(shí)間15分鐘。然后 將鉬板生坯進(jìn)行真空預(yù)燒，預(yù)燒溫度為1300°C，真空度為10_4Pa，保溫時(shí)間2小時(shí)；預(yù)燒完的 鉬板坯再在氫氣氣氛下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，氫氣高溫?zé)Y(jié)溫度1960°C，保溫時(shí)間8小時(shí)。制備出 的鉬板坯的純度為99. 995wt%,將制備出的鉬板坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式制成鉬靶坯，壓力加工總變 形量為80%，其中鍛造加工的變形量為40%，軋制加工的變形量為40%，軋制方式為單向 軋制。加工成的鉬靶坯于真空退火爐中在1050°C進(jìn)行高溫退火，真空度為10_4Pa，保溫時(shí)間 1. 5小時(shí)。最后將鉬靶坯按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。加工成的成品鉬濺射靶材，其相對(duì)密度為99. 5%，純度為99. 996wt%, C含量為 7ppm，0含量為9ppm，K含量為7ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為70 μ m,結(jié)晶 取向以{100}<011>為優(yōu)先織構(gòu)取向。圖6是該鉬濺射靶材的微觀組織照片。
權(quán)利要求
一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于其制備過程以十二鉬酸銨為原料，通過兩段氫氣還原的方法制備出高純鉬粉，然后將高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，再經(jīng)真空預(yù)燒結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯；最后將燒結(jié)好的高純鉬板坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式加工成鉬靶坯，經(jīng)真空退火后，再按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的十二鉬 酸銨原料中K含量為2 5ppm，F(xiàn)e含量為3_7ppm，Ni含量小于等于2ppm，晶體呈規(guī)則的六 棱柱狀，大小均勻，無團(tuán)聚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的氫還原 方法制備高純鉬粉的過程中，舟皿采用鉬舟，還原爐管內(nèi)表面鑲嵌鉬襯套；還原出的鉬粉的 純度大于等于99. 99wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的通過兩 段氫氣還原的方法制備出的高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制制成鉬板生坯時(shí)，壓制壓力為180 200MPa，保壓時(shí)間10 20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的鉬板生 坯在經(jīng)真空預(yù)燒結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯的過程中，真空預(yù)燒溫度 為1200°C 1400°C，真空度大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 2小時(shí)；氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)溫 度為1820°C 1980°C，保溫時(shí)間6 8小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于所述的加工成 鉬靶坯過程的高純鉬板坯壓力加工成鉬靶坯的總變形量為70% 90%，其中鍛造加工的 變形量為30% -50%，軋制加工的變形量為40% 60%，軋制方式為單向軋制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，其特征在于其加工成的鉬 靶坯真空退火的退火溫度為1000°C 1150°c，真空度大于等于10_3Pa，保溫時(shí)間1 1. 5小 時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備高純鉬濺射靶材的方法，其特征在于制備出的成品鉬濺 射靶材的相對(duì)密度為99% 99. 9%，純度大于等于99. 995wt%，C含量小于lOppm，0含量 小于lOppm，K含量為3-8ppm。鉬濺射靶材晶粒大小均勻，平均晶粒度為50 μ m 100 μ m， 結(jié)晶取向以{100}<011>為優(yōu)先織構(gòu)取向。
全文摘要
一種高純鉬濺射靶材的制備方法，涉及一種電子、光伏領(lǐng)域用鉬濺射靶材的制備方法。其特征在于其制備過程以十二鉬酸銨為原料，通過兩段氫氣還原的方法制備出高純鉬粉，然后將高純鉬粉經(jīng)冷等靜壓壓制成鉬板生坯，再經(jīng)真空預(yù)燒結(jié)、然后在氫氣氣氛下高溫?zé)Y(jié)制成高純鉬板坯；最后將燒結(jié)好的高純鉬板坯采用先鍛造后軋制的壓力加工方式加工成鉬靶坯，經(jīng)真空退火后，再按照規(guī)定規(guī)格機(jī)加工成成品鉬濺射靶材。本發(fā)明的一種高純鉬濺射靶材的制備方法，成本低，操作簡單，設(shè)備要求不高。制備出的鉬濺射靶材純度高，雜質(zhì)含量低，密度高，晶粒大小均勻，且有特定的結(jié)晶取向。
文檔編號(hào)C23C14/34GK101956159SQ20101029695
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者劉仁智, 歷學(xué)武, 安耿, 李晶 申請(qǐng)人:金堆城鉬業(yè)股份有限公司