本發(fā)明涉及靶材的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種低熔點(diǎn)靶材的制備方法。

背景技術(shù)：

1、靶材用于濺射鍍膜，靶材對(duì)其內(nèi)部組織的要求極為嚴(yán)格，不能有疏松縮孔、裂紋、夾雜等缺陷，晶粒要細(xì)小均勻?，F(xiàn)有熱加工方法多為鍛造和軋制等。鍛造多采用空氣錘，利用高的打擊能量，使靶材鑄錠進(jìn)行塑性變形，這種加工方法容易出現(xiàn)開裂，如果靶材鑄錠中存在縮孔和疏松，在鍛造時(shí)會(huì)放大這些缺陷，雖然不斷加高鍛造加熱溫度可緩解這一現(xiàn)象，但鍛造過程中的快速降溫，導(dǎo)致提高鍛造溫度效果不明顯，且鍛造過程工藝復(fù)雜，能耗較大。

2、傳統(tǒng)制造靶材坯料工藝步驟為，多次反復(fù)鍛造→中間退火→分次軋制→熱處理→機(jī)械加工，傳統(tǒng)靶材的生產(chǎn)方法工序繁雜，生產(chǎn)效率低，制造成本高。

3、靶材因?qū)Я３叽缫筝^為嚴(yán)格，使用傳統(tǒng)鍛造工藝鍛造靶材，需要對(duì)靶材鑄錠進(jìn)行反復(fù)鍛造和軋制，生產(chǎn)過程，需反復(fù)鐓粗拔長(zhǎng)和中間退火，能耗較大，變形量控制不好，還會(huì)產(chǎn)生開裂，造成裂紋萌生，影響靶材質(zhì)量。

4、傳統(tǒng)靶材軋制過程，傳統(tǒng)工藝的軋制主要是實(shí)現(xiàn)靶材厚度的減薄，使組織細(xì)化，在軋制過程中靶材會(huì)隨著軋輥進(jìn)行變形，導(dǎo)致軋制后坯料平面度差，需要進(jìn)行反復(fù)的整形。因不同的靶材的材料特性不一樣，致使對(duì)不同材料的靶材的整形加工極難控制，另外，對(duì)彈性模量大的靶材的整形特別困難，在對(duì)脆性材料的靶材整形時(shí)又非常容易致使靶材開裂。

5、在實(shí)際生產(chǎn)中，為獲得足夠打擊能量，一般是對(duì)靶材鑄錠進(jìn)行分段鍛造，靶材鑄錠一段一段的逐步變形，這會(huì)導(dǎo)致靶材鑄錠多處形變集中，還會(huì)導(dǎo)致靶材鑄錠的局部粗晶和晶粒不均現(xiàn)象，即不能滿足靶材對(duì)晶粒細(xì)小均勻的技術(shù)要求，因此需開發(fā)一種可以消除靶材鑄錠疏松和縮孔，且能實(shí)現(xiàn)靶材整體均勻變形的熱加工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種低熔點(diǎn)靶材的制備方法，工藝簡(jiǎn)單且易于控制，大幅度簡(jiǎn)化工藝，生產(chǎn)效率高，良品率高，大幅度降低能耗及生成成本。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種低熔點(diǎn)靶材的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、鋸切，取熔點(diǎn)在200-1000℃的純度大于5n的靶材原始鑄錠，鋸切得到柱體形狀的原始鑄錠；

4、步驟s2、加熱，采用鑄錠加熱爐對(duì)原始鑄錠加熱，加熱溫度為0-500℃；

5、步驟s?3、擠壓，對(duì)原始鑄錠進(jìn)行擠壓處理，通過控制擠壓出口的溫度、擠壓速度和變形量使通過擠壓出口的原始鑄錠的靶材組織形成纖維組織，為后續(xù)壓縮累積變形量，擠壓比控制在8-30，擠壓速度控制在3-10m/min，擠壓出口溫度控制在80-600℃，經(jīng)過擠壓處理后得到靶材棒材；

6、步驟s?4、冷卻，使用水冷方式將靶材棒材冷卻到室溫；

7、步驟s?5、拉直，對(duì)靶材棒材進(jìn)行拉直處理，將拉直率控制在0.3-1.5％，得到靶材坯料；

8、步驟s?6、坯料鋸切，根據(jù)靶材重量鋸切具有高度h的柱體形狀的靶材坯料；

9、步驟s?7、高溫加熱，對(duì)靶材坯料進(jìn)行高溫加熱，加熱溫度為100-800℃；且經(jīng)過加熱處理后的靶材坯料的溫度為0.6-0.8tm，tm為材料的熔點(diǎn)；

10、步驟s?8、大變量壓縮，將剛經(jīng)過高溫加熱且仍保持高溫狀態(tài)的靶材坯料豎直置于噸位≥8000噸的液壓機(jī)的下平臺(tái)，通過液壓機(jī)的壓頭壓住靶材坯料的上部，通過壓頭對(duì)靶材坯料進(jìn)行向下持續(xù)壓縮靶材坯料，且液壓機(jī)施加到靶材坯料的力大于靶材坯料的材料屈服強(qiáng)度，使靶材坯料在高度方向壓扁減薄，且通過高溫壓縮擠壓處理使靶材坯料的變形量在10-40s達(dá)到70％以上，所述壓頭向下壓縮所述靶材坯料的過程中控制壓頭勻速下降，壓頭勻速下降的速度為所述步驟s?8的大變量壓縮過程中的壓縮高度除以大變量壓縮所使用的時(shí)間，大變量壓縮使靶材坯料在高溫下具有快速的大變形量的壓縮變形的變化過程，使靶材坯料在變形過程中具有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程；

11、步驟s?9、冷卻，對(duì)步驟s7中高溫加熱溫度≤300℃的靶材大變形量壓縮后，采取空冷的冷卻方式，冷卻到室溫，對(duì)步驟s7中高溫加熱溫度＞300℃的靶材大變形量壓縮后，采取風(fēng)冷的冷卻方式，冷卻到室溫；

12、步驟s10、成品，得到平均晶粒尺寸為5-55um的純度大于5n的靶材。

13、所述步驟s1，所述靶材原始鑄錠為純度大于5n的純錫靶材鑄錠的，則在所述步驟s10得到平均晶粒尺寸為40-55um的純度大于5n的純錫靶材；

14、所述步驟s1，所述靶材原始鑄錠為純度大于5n的純鋁靶材鑄錠的，則在所述步驟s10相應(yīng)得到平均晶粒尺寸為10-25um的純度大于5n的鋁靶材；

15、在所述步驟s1，所述靶材原始鑄錠為純度大于5n的純銅靶材鑄錠的，則在所述步驟s10相應(yīng)得到平均晶粒尺寸為5-20um的純度大于5n的純銅靶材。

16、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述水槽長(zhǎng)度為0.8-1.2m，所述棒材靶材穿過水槽的時(shí)間控制在3-5秒，通過所述穿水冷卻方式使棒材靶材的溫度降低至20-35℃。

17、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述壓頭的底面和下平臺(tái)的平面度為≤±0.05mm/m。所述導(dǎo)體金屬靶材的上表面的平面為等于壓頭的底面的平面度，導(dǎo)體金屬靶材的下表面的平面為等于下平臺(tái)的頂面的平面度。

18、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟s1、鋸切得到直徑為300-500mm、長(zhǎng)度為600-2000mm的圓柱體形狀的原始鑄錠；

19、所述步驟s?3、經(jīng)過擠壓處理后得到直徑為80-150mm的圓柱體形狀的棒材靶材；

20、所述步驟s?4、將棒材靶材穿過注入有冷卻液的水槽，使用穿水冷卻方式進(jìn)行冷卻；

21、所述步驟s?6、鋸切得到高度為80-150mm的柱體形狀的靶材坯料；

22、所述步驟s?8、采用噸位≥8000噸、配置有直徑為550-800mm的圓形的所述壓頭或邊長(zhǎng)為550-800mm的方形的所述下平臺(tái)的所述液壓機(jī)進(jìn)行壓縮，將靶材坯料豎直放置于下平臺(tái)中部，通過壓頭連續(xù)平順地向下壓靶材坯料，使靶材坯料的高度變小、直徑變大，通過高溫壓縮擠壓處理在10-40s內(nèi)使靶材坯料的高度從80-150mm減薄到10-30mm、直徑由100-150mm變?yōu)?50-550mm。

23、本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明結(jié)合擠壓處理和高溫壓縮處理，先通過冷擠壓處理或中溫?cái)D壓處理以獲得致密組織，獲得形變量的累積并為后續(xù)壓縮和細(xì)化晶粒提供基礎(chǔ)，再通過在后的高溫壓縮擠壓處理使靶材坯料的變形量在10-40s達(dá)到70％以上，使靶材坯料在高溫下具有快速大變形量壓縮變形的變化過程，使靶材坯料在變形過程中具有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程。

24、本發(fā)明采用大噸位液壓機(jī)并結(jié)合高溫壓縮擠壓工藝來壓薄靶材，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多次軋制工藝步驟，保證并提高靶材的平面度，省去后續(xù)加工平面度的工藝步驟；

25、本發(fā)明代替?zhèn)鹘y(tǒng)先鍛造后扎制的處理工藝，不但省去反復(fù)鍛造的高能耗工藝步驟，還可以防止形變集中開裂，另外，本發(fā)明采用≥8000噸的液壓機(jī)進(jìn)行壓縮使靶材實(shí)現(xiàn)在極短的時(shí)間內(nèi)快速高溫大變形量壓縮，相對(duì)先鍛造后扎制的傳統(tǒng)工藝本發(fā)明的生產(chǎn)效率提高數(shù)十倍，通過變形溫度、變形量和變形時(shí)間來控制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程，使得變形結(jié)束即可獲得完全再結(jié)晶組織，省去熱處理過程，高溫短時(shí)間可以更好的細(xì)化晶粒，不僅解決了加工過程二次變形的問題，同時(shí)還解決了彈性模量大無法整形的情況，本發(fā)明尤為適用于圓餅狀的金屬靶材，特別是圓餅狀的半導(dǎo)體金屬靶材，因此，本發(fā)明不但省去傳統(tǒng)工藝中多個(gè)高能耗及高耗時(shí)的工藝步驟，大幅度提高生產(chǎn)效率，大幅度降低能耗和生產(chǎn)成本，而且使制備得到的產(chǎn)品的晶粒更加細(xì)小均勻，產(chǎn)品質(zhì)量更好，大幅度提高成品率和良品率。