等離子燒結法製備鎢鈦合金
- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2018-04-10, 星期二 17:25
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鎢鈦合金作為銅佈線擴散阻擋層的濺射靶材，在組織和性能方面有諸多要求，大量實驗結果表明WTi合金組織的晶粒尺寸和富鈦相含量是影響阻擋層性能的主要因素。
其實，濺射靶材晶粒尺寸越小，富鈦相含量越少，製備的鎢鈦薄膜性能也越好。靶材的晶粒越細小、均勻，富態相含量越少，濺射速率越快，濺射澱積薄膜的厚度均勻性越好，污染粒子數目越少。因此控制鎢鈦合金靶材的晶粒尺寸和相組成是獲得優良薄膜的關鍵因素。
製備方法及工藝參數是影響鎢鈦合金的靶材組織性能的關鍵因素。常用的燒結方法有熱壓燒結法和熱等靜壓等燒結方法。而本文主要介紹一種較新的工藝——等離子燒結法(SPS)。
採用等離子燒結法製備鎢鈦合金需要經過以下步驟：
步驟1，將粒徑為6～8μm的鎢粉放入行星式高能球磨機罐中，並加入5％的酒精作為分散劑，按球料比15：1加入WC磨球，然後對球磨罐預抽真空後充入氮氣，球磨機轉速為 400r/min，球磨時間為6～15h；
步驟2，將球磨後的鎢粉和Ti粉在V型混料機上混合均勻；
步驟3，將混合好的粉末放入放電等離子燒結爐內，抽真空到6Pa時開始加熱，以 100℃/s的升溫速度升溫到1300～1500℃保溫3～10min，隨爐冷卻，即可短時間內得到細晶的鎢鈦合金。
相比于傳統的燒結方式，等離子燒結法製備的鎢鈦合金的晶粒尺寸減小，富鈦相所占面積比例減小，組織中孔洞減少，緻密度提高，濺射過程中較易獲得具有良好阻擋效果的薄膜。