專利名稱：一種通過(guò)大強(qiáng)度電流生產(chǎn)鋁鈦合金靶材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金加工領(lǐng)域的金屬表面鍍膜材料，尤其涉及一種鋁鈦合金靶材 的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋁鈦合金是一種新型的真空鍍膜用合金濺射靶材，在該合金中，通過(guò)調(diào)配鋁與鈦 的含量可以獲得不同特性的鋁鈦合金靶材，如配合氮?dú)夥烹娖鸹?shí)施濺射，可以獲得高硬 度低摩擦系數(shù)表面膜，特別適合各種刀具、模具和其它易損件的表面層涂，因此用途廣泛。 但其制備很困難，這是因?yàn)樵诓煌某煞峙浔葪l件下，鋁和鈦之間可以形成多種金屬間化 合物，如Ti3Al、TiAl, TiAl2, TiAl3等，這些金屬間化合物的存在導(dǎo)致了鋁鈦合金的加工脆 性，特別是合金中鋁的含量超過(guò)50%時(shí)，合金的氧化性驟然提高，傳統(tǒng)條件下很快就會(huì)氧化 甚至燃燒。而且，合金化過(guò)程是一個(gè)放熱膨脹的過(guò)程，往往造成孔隙率高，氧化嚴(yán)重的后果， 無(wú)法滿足靶材要求。因此，同時(shí)也造成了工藝流程的復(fù)雜化。國(guó)內(nèi)專利200710303869. 3提 供了一種采用熱等靜壓制備粉末冶金鈦鋁靶材的工藝，該工藝采用熱等靜壓手段，流程長(zhǎng)， 要求高，然而制作出來(lái)的材料性能卻不穩(wěn)定，而且成本過(guò)高。而其他一些文獻(xiàn)報(bào)道的工藝， 有在鑄造過(guò)程中產(chǎn)生氣泡、疏松和偏析的；有成分與組織的均勻性難以保證，導(dǎo)致品質(zhì)不穩(wěn) 定，而且鋁含量超過(guò)50%就無(wú)法制備，工業(yè)應(yīng)用規(guī)模大受限制的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服上述技術(shù)的缺陷，提供一種通過(guò)大強(qiáng)度電流生 產(chǎn)鋁鈦合金靶材的方法。該方法能針對(duì)鋁鈦合金靶材尤其是鋁含量超過(guò)50%的鋁鈦合金靶 材的特點(diǎn)和應(yīng)用需求制備出高質(zhì)量的鋁鈦合金靶材。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述一種通過(guò)大強(qiáng)度電流生產(chǎn)鋁鈦合金靶材的方法系 采用如下原料和工藝步驟制得鋁鈦合金靶材1、采用鋁粉和鈦粉配料獲得坯料，其中鈦粉的重量百分比為5 75%，其余為鋁 粉。所采用的鈦粉的粒度范圍為10 ΙΟΟμπι，純度彡99. 5%，氧含量< 500ppm ；鋁粉的粒 度范圍為10 50 μ m，純度彡99. 5%，氧含量彡500ppm ；2、將步驟1所得坯料投入混料機(jī)中均勻混合4 16小時(shí)后，倒入模具中振動(dòng)均 勻；3、將步驟2所得裝有混合均勻的坯料的模具置于加熱機(jī)電路的正極基板與負(fù) 極基板之間，通過(guò)該電器電源的正極基板與負(fù)極基板向模具中的粉末坯料施加5000 25000A電流和5V左右的電壓。通過(guò)電極對(duì)模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料施加壓力以使坯 料粉末致密化，收到抑制鋁和鈦在化合反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大體積膨脹的效果。壓力范圍為5 50Mpa。所施加之大強(qiáng)度電流使模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料加熱升溫達(dá)400 520°C時(shí)， 保溫5 20分鐘，排出粉末間氣體并脫去成型劑。然后，加大電流強(qiáng)度，溫度快速上升到 800 1200°C實(shí)施10 30分鐘燒結(jié)，使模具內(nèi)的鈦粉與鋁粉混合坯料燒結(jié)成型即為鋁鈦合金靶材半成品。4、連同模具一起將步驟3所得鋁鈦合金靶材半成品置入預(yù)先設(shè)定的600 1200°C的電阻爐中加熱4 6小時(shí)，關(guān)爐，隨爐自然冷卻至室溫，脫模，即得燒結(jié)成型的鋁鈦合金靶 材成品。本發(fā)明的有益效果是，如上所述，采用了 一種可以通過(guò)獲得大電流的裝置。該裝置 通過(guò)大電流輸入到裝有鋁粉和鈦粉的坯料中，利用大電流的能量使鋁粉和鈦粉發(fā)熱，同時(shí)， 施加5 50MPa壓力，由鋁粉和鈦粉發(fā)生化合反應(yīng)時(shí)自身產(chǎn)生的大量熱能，使鋁和鈦?zhàn)陨戆l(fā) 生反應(yīng)生產(chǎn)出鋁鈦合金靶材。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1、取鈦粉5公斤、鋁粉95公斤配料得坯料，鈦粉與鋁粉的粒度均為ΙΟμπι，純度均 彡99. 5%，氧含量均彡500ppm ；2、將步驟1所得坯料投入混料機(jī)中均勻混合4小時(shí)后倒入模具中振動(dòng)均勻；3、將步驟2所得裝有混合均勻的坯料的模具置于中國(guó)長(zhǎng)沙永騰金屬材料有限責(zé) 任公司生產(chǎn)的TL-2000單相加熱機(jī)電路的正極基板與負(fù)極基板之間，通過(guò)該電器電源的正 極基板與負(fù)極基板向模具中的粉末坯料施加5000A電流和5V電壓。通過(guò)電極對(duì)模具中的 坯料施加5MPa壓力使坯料加熱升溫達(dá)400°C時(shí)保溫5分鐘。然后加大電流強(qiáng)度，溫度快速 上升到80(TC實(shí)施10分鐘燒結(jié)，使坯料燒結(jié)成型。4、連同模具一起將步驟3所得鋁鈦合金靶材半成品置入600°C電阻爐中加熱4小 時(shí)，關(guān)爐，隨爐自然冷卻至室溫，脫模，得鋁鈦合金靶材成品。實(shí)施例2:1、取鈦粉75公斤、鋁粉25公斤配料得坯料，其中鈦粉的粒度為ΙΟΟμπι，鋁粉的粒 度為50 μ m。鈦粉與鋁粉的純度均彡99. 5%，氧含量均彡500ppm ；2、將步驟1所得坯料投入混料機(jī)中均勻混合16小時(shí)后倒入模具中振動(dòng)均勻；3、將步驟2所得裝有混合均勻的坯料的模具置于中國(guó)長(zhǎng)沙永騰金屬材料有限責(zé) 任公司生產(chǎn)的TL-2000單相加熱機(jī)電路的正極基板與負(fù)極基板之間，通過(guò)該電器電源的正 極基板與負(fù)極基板向模具中的粉末坯料施加25000A電流和5V電壓。通過(guò)電極對(duì)模具中的 坯料施加50MPa壓力使坯料加熱升溫達(dá)520°C時(shí)保溫20分鐘。然后加大電流強(qiáng)度，溫度快 速上升到120(TC實(shí)施30分鐘燒結(jié)，使坯料燒結(jié)成型。4、連同模具一起將步驟3所得鋁鈦合金靶材半成品置入1200°C電阻爐中加熱6小 時(shí)，關(guān)爐，隨爐自然冷卻至室溫，脫模，得鋁鈦合金靶材成品。以上所獲鋁鈦合金靶材成品，致密度>99%，晶粒尺寸< ΙΟΟμπι、成分均勻，成本 低，完全能夠滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。
權(quán)利要求
一種通過(guò)大強(qiáng)度電流生產(chǎn)鋁鈦合金靶材的方法，該方法系采用如下原料和工藝步驟制得鋁鈦合金靶材1、采用鈦粉和鋁粉配料獲得坯料，其中鈦粉的重量百分比為5～75％，其余為鋁粉，所采用的鈦粉的粒度范圍為10～100μm，純度≥99.5％，氧含量≤500ppm；鋁粉的粒度范圍為10～50μm，純度≥99.5％，氧含量≤500ppm；2、將步驟1所得坯料投入混料機(jī)中均勻混合4～16小時(shí)后，倒入模具中振動(dòng)均勻；3、將步驟2所得裝有混合均勻的坯料的模具置于加熱機(jī)電路的正極基板與負(fù)極基板之間，通過(guò)該電器電源的正極基板與負(fù)極基板向模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料施加5000～25000A電流和5V的電壓，通過(guò)電極對(duì)模具中的坯料施加壓力以使坯料粉末致密化，壓力范圍為5～50Mpa，所施加之大強(qiáng)度電流使模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料加熱升溫達(dá)400～520℃時(shí)，保溫5～20分鐘，排出粉末間氣體并脫去成型劑，然后，加大電流強(qiáng)度，溫度快速上升到800～1200℃實(shí)施10～30分鐘燒結(jié)，使模具內(nèi)的鈦粉與鋁粉混合坯料燒結(jié)成型即為鋁鈦合金靶材半成品；4、連同模具一起將步驟3所得鋁鈦合金靶材半成品置入預(yù)先設(shè)定的600～1200℃的電阻爐中加熱4～6小時(shí)，關(guān)爐，隨爐自然冷卻至室溫，脫模，即得燒結(jié)成型的鋁鈦合金靶材成品。
1.)、采用鈦粉和鋁粉配料獲得坯料，其中鈦粉的重量百分比為5 75%，其余為鋁粉，所 采用的鈦粉的粒度范圍為10 100 μ m，純度> 99. 5%，氧含量彡500ppm ；鋁粉的粒度范圍 為10 50 μ m，純度彡99. 5 %，氧含量彡500ppm ；
2.)、將步驟1所得坯料投入混料機(jī)中均勻混合4 16小時(shí)后，倒入模具中振動(dòng)均勻；
3.)、將步驟2所得裝有混合均勻的坯料的模具置于加熱機(jī)電路的正極基板與負(fù)極基 板之間，通過(guò)該電器電源的正極基板與負(fù)極基板向模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料施加 5000 25000A電流和5V的電壓，通過(guò)電極對(duì)模具中的坯料施加壓力以使坯料粉末致密化， 壓力范圍為5 50Mpa，所施加之大強(qiáng)度電流使模具中的鋁粉與鈦粉混合坯料加熱升溫達(dá) 400 520°C時(shí)，保溫5 20分鐘，排出粉末間氣體并脫去成型劑，然后，加大電流強(qiáng)度，溫 度快速上升到800 1200°C實(shí)施10 30分鐘燒結(jié)，使模具內(nèi)的鈦粉與鋁粉混合坯料燒結(jié) 成型即為鋁鈦合金靶材半成品；
4.)、連同模具一起將步驟3所得鋁鈦合金靶材半成品置入預(yù)先設(shè)定的600 1200°C的電 阻爐中加熱4 6小時(shí)，關(guān)爐，隨爐自然冷卻至室溫，脫模，即得燒結(jié)成型的鋁鈦合金靶材成品。
全文摘要
一種通過(guò)大強(qiáng)度電流生產(chǎn)鋁鈦合金靶材的方法，系采用如下步驟制得產(chǎn)品1、采用鈦粉和鋁粉，鈦粉重量比為5～75％，其余為鋁粉；2、均勻混合4～16小時(shí)后倒入模具；3、將模具置于加熱機(jī)正、負(fù)極基板之間施加5000～25000A電流和5V電壓。升溫達(dá)400～520℃時(shí)，保溫5～20分鐘。溫升到800～1200℃實(shí)施10～30分鐘燒結(jié)；4、置入600～1200℃電阻爐加熱4～6小時(shí)，冷卻，脫模得成品。本發(fā)明采用可獲得大電流的裝置，利用大電流使鋁粉和鈦粉發(fā)熱，施以壓力，使鋁和鈦?zhàn)陨矸磻?yīng)產(chǎn)出鋁鈦合金靶材。產(chǎn)品的致密度＞99％，晶粒尺寸≤100μm、成本低，完全能滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的要求。
文檔編號(hào)C22C21/00GK101823147SQ20091004467
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者余鵬 申請(qǐng)人:余鵬