本發(fā)明屬于金屬材料加工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：銀或銀基合金制成的銀基薄膜具有一些優(yōu)異的性能，例如：反射率高、透射比高、消光系數(shù)低、導(dǎo)熱性能高、電阻率低，還具有優(yōu)異的表面平滑作用等。因此，銀基合金被廣泛的應(yīng)用于光學(xué)記錄介質(zhì)的反射膜、半透射反射膜、熱擴散薄膜、平板顯示器的反射電極薄膜、電磁波屏蔽薄膜的制備等。如有機電致發(fā)光(有機el)顯示器是一種自發(fā)光型平板顯示器，因而它需要有銀、鋁、鉻、鉬等反射型金屬膜構(gòu)成的反射陽極膜達到有機el放射的光進行反射的目的。常用銀、銀基合金、鋁或鋁合金薄膜作為反射陽極膜，利用它們高反射率和低電阻率的特點，以達到反射陽極模的要求。其中，鋁和鋁合金的成本雖較低，但它們只能在特定的可見波長范圍內(nèi)具有80％以上的反射率，但銀及其合金能夠在400nm～800nm可見光波長區(qū)段內(nèi)達到80％以上的高反射率。因而，常選用銀或其合金作為顯示器的反射陽極膜。銀基薄膜長期暴露在空氣中或者高溫高濕環(huán)境下時，薄膜表面容易被氧化，且容易與空氣中的h2s氣體發(fā)生反應(yīng)，生成晦暗色的硫化銀。生成的硫化物或氧化物會吸收藍光，使反射層中的藍光波段反射率下降，進而使薄膜的反射率下降，此外還容易產(chǎn)生銀晶粒生長或銀原子凝聚等現(xiàn)象。因而銀基薄膜會出現(xiàn)導(dǎo)電性和反射率下降，與底板的密合性劣化等問題。因此，在能維持銀本身高反射率、低電阻率的同時，通過添加一些合金元素增強銀的耐硫化性能和機械加工性能，從而開發(fā)一種新的銀基合金。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對銀基合金靶材存在的一些不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料及其制備方法和應(yīng)用，通過添加一些合金元素進行合金化的手段進行增強銀基合金濺射靶材的耐硫化性能、機械加工性能等。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料，按重量百分比計，該銀基合金靶材坯料中包含98.26wt％～99.465wt％的金屬銀和0.535wt％～1.74wt％的其他合金化元素，所述的其他合金化元素包含以下一種或兩種以上元素的組合：cu、y、ni、ce、zn、al、mg、nd、si。所述的用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料，按重量百分比計，銅含量為0.5wt％～1.5wt％，釔含量為0wt％～1.0wt％，并含有以下附加合金化元素中的一種或兩種以上：ni、ce、zn、al、mg、nd、si，附加合金化元素添加量合計0.035wt％～0.14wt％，余量為銀。所述的用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料的制備方法，包括以下工藝步驟：(1)按配比用10-5精準天平準確稱取各合金的所需金屬元素的重量，使用帶氬氣保護裝置的高頻感應(yīng)爐進行合金熔煉；首先，將金屬銅放進石墨坩堝中升溫至熔化，而后在1120℃±50℃時加入鋅進行合金化熔煉，熔煉結(jié)束后將石墨坩堝降到冷卻平臺上，在熱頂保護、永磁攪拌和定向強制冷卻的條件下進行鑄造成型，獲得的銅鋅合金坯料冷卻至室溫后取出進行軋制和剪切，制得銅鋅二元中間合金備用，熔煉前通入足夠長時間的高純氬氣，排盡熔煉爐內(nèi)空氣，并保持通高純氬氣至鑄錠冷卻到室溫結(jié)束；(2)將銀放入石墨坩堝中，使用帶氬氣保護裝置的高頻感應(yīng)爐升溫至熔化，根據(jù)需要在1500℃±50℃依次分別加入釔、鎳、銅鋅中間合金、鈰、鋁、鎂、釹、硅元素進行合金化熔煉，利用光譜儀進行成分快速檢測并調(diào)整成分，成分合格后準備進行鑄造成型；熔煉前通入足夠長時間的高純氬氣，確保排盡感應(yīng)熔煉爐內(nèi)空氣；(3)銀基合金熔煉結(jié)束后將石墨坩堝降到冷卻平臺上，在熱頂保護、永磁攪拌和定向強制冷卻的條件下進行鑄造成型，制得銀基合金靶材坯料，通高純氬氣至錠坯冷卻到室溫；(4)待錠坯降至室溫后，取出銀基合金靶材坯料，將冒口部位切除，根據(jù)需要切割成一定尺寸和形狀的銀基合金靶材坯料待用。所述的用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料的制備方法，該方法所用金屬銀、銅、釔粉、金粉、鋅粉、鋁粉、鎂粉的重量純度≥99.99％，該方法所用鎳粉、鈰、釹、硅的重量純度≥99.95％。所述的用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料的應(yīng)用，銀基合金靶材坯料，經(jīng)過加工處理后在真空磁控濺射中應(yīng)用。本發(fā)明的設(shè)計思想是：本發(fā)明中，銀具有反射率和透射比高、消光系數(shù)低、導(dǎo)熱性能好、電阻率低等優(yōu)異的性能，但是因銀耐硫化和抗變色性能較差，易變色，導(dǎo)致薄膜的反射率降低。因此，需在盡量保持銀優(yōu)良性能的基礎(chǔ)上，通過添加一些合金元素，提高銀的抗硫化和抗變色能力。銅元素在銀中固溶，可以防止晶粒的再結(jié)晶化，抑制反射率降低。釔元素可以改善銀的抗硫化和抗變色性能。本發(fā)明中，cu在ag中固溶，具有提高晶粒的強度，防止再結(jié)晶化，抑制反射率下降的作用。cu的添加量超過3wt％時，銀合金的反射率會有所降低，低于0.5wt％時，不能防止晶粒的再結(jié)晶化，所以不能抑制反射率的降低。另外，y可以改善銀合金的抗硫化和抗變色能力。因此，本發(fā)明選用cu0.5wt％～1.5wt％，y0wt％～1.0wt％。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：1、本發(fā)明通過不同的合金配比和制備方法，使生產(chǎn)出的銀基合金靶材具有良好的耐硫化和較低的電阻率等優(yōu)良性能。2、本發(fā)明的銀基合金濺射靶材，主要用于電子產(chǎn)品顯示器的反射膜。采用本發(fā)明的銀基合金靶材，利用真空磁控濺射鍍膜技術(shù)，可以獲得耐硫化性較好、電阻率低、附著性好的銀基合金薄膜。本發(fā)明銀基合金靶材的各項指標滿足國際標準，可以在市場中應(yīng)用。附圖說明圖1為不同y添加量的ag0.5cu銀基合金靶材坯料顯微組織圖；其中，a：1#；b：2#；c：3#；d：4#。圖2為不同y添加量的ag0.5cu銀基合金靶材坯料表面鑄錠耐硫化試驗隨時間顏色變化。圖3為不同y添加量的ag1.0cu銀基合金靶材坯料顯微組織圖；其中，a：5#；b：6#；c：7#；d：8#。圖4為不同y添加量的ag1.0cu銀基合金靶材坯料表面鑄錠耐硫化試驗隨時間顏色變化。圖5為不同y添加量的ag1.5cu銀基合金靶材坯料顯微組織圖；其中，a：9#；b：10#；c：11#；d：12#。圖6為不同y添加量的ag1.5cu銀基合金靶材坯料表面鑄錠耐硫化試驗隨時間顏色變化。具體實施方式在具體實施過程中，本發(fā)明用于真空磁控濺射銀基合金靶材坯料的制備方法，包括以下工藝步驟：(1)按配比用10-5精準天平準確稱取各合金的所需金屬元素的重量，使用帶氬氣保護裝置的高頻感應(yīng)爐進行合金熔煉；首先，將金屬銅放進石墨坩堝中升溫至熔化，而后在1120℃±50℃左右時加入鋅進行合金化熔煉，熔煉結(jié)束后將石墨坩堝降到冷卻平臺上，在熱頂保護、永磁攪拌和定向強制冷卻的條件下進行鑄造成型，獲得的銅鋅合金坯料冷卻至室溫后取出進行軋制和剪切，制得銅鋅二元中間合金備用，熔煉前通入足夠長時間的高純氬氣，排盡熔煉爐內(nèi)空氣并保持通高純氬氣至鑄錠冷卻到室溫結(jié)束；(2)將銀放入石墨坩堝中，使用帶氬氣保護裝置的高頻感應(yīng)爐升溫至熔化，根據(jù)需要，在1500℃±50℃依次分別加入釔、鎳、銅鋅中間合金、鈰、鋁、鎂、釹、硅等元素進行合金化熔煉，熔煉一定時間后利用光譜儀進行成分快速檢測并調(diào)整成分，成分合格后準備進行鑄造成型；熔煉前通入足夠長時間的高純氬氣，確保排盡感應(yīng)熔煉爐內(nèi)空氣；(3)銀基合金熔煉結(jié)束后將石墨坩堝降到冷卻平臺上，在熱頂保護、永磁攪拌和定向強制冷卻的條件下進行鑄造成型，制得銀基合金靶材坯料，通高純氬氣至錠坯冷卻到室溫；(4)待錠坯降至室溫后，取出銀基合金靶材坯料，將冒口部位切除，根據(jù)需要切割成一定尺寸和形狀的銀基合金靶材坯料待用。下面，通過實施例和附圖對本發(fā)明進一步詳細闡述。實施例1熔煉結(jié)束后，按重量百分比計算，本實施例銀基合金靶材坯料的具體化學(xué)成分如下：銅含量為0.5wt％；釔含量為0wt％～1.0wt％；附加合金化元素選自以下元素中的一種或兩種以上：ni、ce、zn、al、mg、nd、si，添加量合計0.035wt％～0.14wt％；余量為銀。注：合金含量均為質(zhì)量百分比(wt％)經(jīng)過打磨、拋光、腐蝕后，對合金坯料性能進行檢測和測試，該實施例中銀基合金靶材坯料的顯微組織見附圖1，隨著元素y的添加量的增多試樣晶粒尺寸變?。辉貀的添加量1.0wt％的4#試樣的晶粒明顯細化，但有黑色團狀物質(zhì)析出。各銀基合金靶材坯料表面顏色隨時間變化見附表1和附圖2，可以在此實施例中看出元素y的添加量為0.1wt％的銀基合金靶材坯料的耐硫化性能較其他試樣好。本實施例中，銀基合金靶材坯料的電阻率依次分別為1.79×10-8ω·m、1.97×10-8ω·m、3.05×10-8ω·m、2.42×10-8ω·m，合金硬度依次分別為43.23hv、52.43hv、64.36hv、58.27hv。實施例2熔煉結(jié)束后，按重量百分比計算，本實施例銀基合金靶材坯料的具體化學(xué)成分如下：銅含量為1.0wt％；釔含量為0wt％～1.0wt％；附加合金化元素選自以下元素中的一種或兩種以上：ni、ce、zn、al、mg、nd、si，添加量合計0.035wt％～0.14wt％；余量為銀。注：合金含量均為質(zhì)量百分比(wt％)經(jīng)過打磨、拋光、腐蝕后，對合金坯料性能進行檢測和測試，該實施例中銀基合金靶材坯料的顯微組織見附圖3，隨著元素y的添加量增多銀基合計靶材坯料的試樣晶粒尺寸變?。辉貀的添加量1.0wt％的8#試樣有黑色團狀物質(zhì)在鑄造組織的枝晶邊界附近析出且分布較為均勻。各銀基合金靶材坯料表面顏色隨時間變化見附表2和附圖4，可以看出元素y的添加量為0.1wt％的銀基合金靶材坯料的耐硫化性能較其他試樣好。本實施例中，銀基合金靶材坯料的電阻率依次分別為1.73×10-8ω·m、2.53×10-8ω·m、2.96×10-8ω·m、2.32×10-8ω·m，合金硬度依次分別為48.16hv、55.68hv、70.16hv、69.76hv。實施例3熔煉結(jié)束后，按重量百分比計算，本實施例銀基合金靶材坯料的具體化學(xué)成分如下：銅含量為1.5wt％；釔含量為0wt％～1.0wt％；附加合金化元素選自以下元素中的一種或兩種以上：ni、ce、zn、al、mg、nd、si，添加量合計0.035wt％～0.14wt％；余量為銀。經(jīng)過打磨、拋光、腐蝕后，對合金坯料性能進行檢測和測試，該實施例中銀基合金靶材坯料的顯微組織見附圖5，元素y的添加量0.1wt％的10#試樣晶粒尺寸變小，無析出相出現(xiàn)；元素y的添加量0.1wt％的11#試樣的晶粒明顯細化，有黑色團狀物質(zhì)在鑄造組織的枝晶邊界附近析出且分布較為均勻；元素y的添加量0.1wt％的12#試樣的晶粒細化效果非常明顯，同樣有黑色團狀物質(zhì)析出且數(shù)量有所增多。各銀基合金靶材坯料表面顏色隨時間變化見附表3和附圖6，可以看出元素y的添加量為0.1wt％的耐硫化性能較其他試樣好。本實施例中，銀基合金靶材坯料的電阻率依次分別為1.69×10-8ω·m、2.01×10-8ω·m、2.93×10-8ω·m、2.01×10-8ω·m，合金硬度依次分別為48.16hv、55.68hv、70.16hv、69.76hv。附表1不同y添加量的ag0.5cu銀基合金表面抗硫化實驗隨時間顏色變化結(jié)果樣品0h0.5h1h2h4h6h8h1#不變色不變色不變色微黃色黃色褐色黑褐色2#不變色不變色不變色不變色微黃色微黃色黃色3#不變色不變色微黃色淺黃色黃色紫褐色紫褐色4#不變色不變色微黃色黃色褐色紫褐色黑褐色附表2不同y添加量的ag1.0cu銀基合金表面抗硫化實驗隨時間顏色變化結(jié)果樣品0h0.5h1h2h4h6h8h5#不變色不變色不變色不變色微黃色褐色黑褐色6#不變色不變色不變色不變色不變色微黃色微黃色7#不變色不變色不變色不變色微黃色黃色紫褐色8#不變色不變色不變色微黃色微黃色紫褐色黑褐色附表3不同y添加量的ag1.5cu銀基合金表面抗硫化實驗隨時間顏色變化結(jié)果樣品0h0.5h1h2h4h6h8h9#不變色不變色不變色不變色微黃色微黃色黃色10#不變色不變色不變色不變色不變色不變色微黃色11#不變色不變色不變色不變色微黃色淺黃色淺黃色12#不變色不變色不變色不變色微黃色黃色紫褐色實施例結(jié)果表明，本發(fā)明通過各項檢測和測試，可以看出y的添加量為0.1wt％，cu的添加量為1.5wt％時，該銀基合金靶材坯料既有較好的耐硫化性能，又保持了銀的低電阻率，同時細化了晶粒，能夠滿足銀基合金靶材的所需性能要求，可以推廣生產(chǎn)。當前第1頁12