熱等靜壓技術製備鉻鎢靶材

隨著材料科學的不斷發展，材料的結構向二維方向發展為充分發揮材料潛能提供了一種重要途徑。薄膜科學是開發新材料和新器件非常重要的領域。靶材是表面鍍膜技術中的關鍵材料，靶材性能的優劣直接影響薄膜性能的好壞，而靶材的性能主要由靶材生產工藝決定。

目前靶材生產方法主要有熔煉法和粉末冶金法。在傳統方案中，鉻的熔點為1860℃，鎢的熔點為3407℃，由於鉻、鎢兩種金屬熔點溫度相差巨大， 在普通設備條件下，採用常規冶金的方法製備鉻鎢合金是無法實現的。普通燒結的方法可以製備出鉻鎢合金，但材料的孔隙率太高，相對密度無法達到靶材的使用要求。

熱等靜壓技術是利用高溫及高壓，使一個密封的容器內材料緻密化的一種工藝。 由於該技術是以高壓惰性氣體為工作介質，在工件表面均勻施壓，對工件任意表面產生相同的作用，可提高材料內部密度均勻性。由於製備材料上的優越性，熱等靜壓廣泛應用於消除鑄件缺陷，粉末冶金緻密化等過程。採用這種方案的步驟包括：

一、粉末還原步驟：鎢粉(平均粒徑8μm、純度：99.99％)在850℃ 溫度下通入氫氣，保溫5小時，進行去氧處理，制得O含量為≤200ppm的去氧後鎢粉，即還原後的鎢粉；

二、粉末製備步驟：按上述原子百分比所對應的重量比稱取去氧後鎢粉與平均粒徑45 μm的99.95％純度的鉻粉，採用高能球磨工藝制取混合均勻的預合金粉末；球料比為20:1， 研磨球為三、硬質合金球，研磨時間為4小時；所得預合金粉末的平均粒徑為30～35μm；

四、裝包套步驟：將混合好的預合金粉末裝入尺寸合適的不銹鋼包套中；

五、脫氣步驟：將裝滿的不銹鋼包套放置在脫氣爐中，加熱溫度500℃，保溫時間20h， 脫氣真空度控制在10-3Pa～10-4Pa；

六、熱等靜壓步驟：將脫氣完畢的包套封焊後放入熱等靜壓設備中燒結，保溫溫度為 1450℃，時間5h，壓力120MPa；再去除包套獲得壓制後的坯料；

七、機加工步驟：對壓制後的坯料按照圖紙進行機加工，清洗後得到所需要的成品靶材。據檢測，得到的靶材相對密度達到99％，平均晶粒尺寸≤40μm。

採用熱等靜壓工藝，鉻鎢靶材尺寸僅受熱等靜壓設備工作室尺寸的限制，所以可以實現靶材尺寸大型化，靶材最大尺寸可以做到1701mm。所製備的鉻鎢靶材，可用於電極觸頭材料等鍍膜領域，製備具有高硬度、高耐電壓強度、低截流值、可替代純鎢的薄膜材料。

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