CN114619038A - 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法 - Google Patents

一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114619038A
CN114619038A CN202210114912.6A CN202210114912A CN114619038A CN 114619038 A CN114619038 A CN 114619038A CN 202210114912 A CN202210114912 A CN 202210114912A CN 114619038 A CN114619038 A CN 114619038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten
purity
titanium alloy
preparation
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210114912.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114619038B (zh
Inventor
曲选辉
李星宇
章林
熊宁
刘国辉
秦明礼
陈刚
张百成
王广达
魏子晨
阙忠游
杨军军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Attl Advanced Materials Co ltd
Advanced Technology and Materials Co Ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN202210114912.6A priority Critical patent/CN114619038B/zh
Publication of CN114619038A publication Critical patent/CN114619038A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114619038B publication Critical patent/CN114619038B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/001—Starting from powder comprising reducible metal compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00—Compounds of tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/058—Mixtures of metal powder with non-metallic powder by reaction sintering (i.e. gasless reaction starting from a mixture of solid metal compounds)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/10—Other heavy metals
    • C23G1/106—Other heavy metals refractory metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241—Chemical after-treatment on the surface

Abstract

本发明属于先进金属材料制备研究领域，涉及一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法。该制备方法步骤为：提纯仲钨酸铵；合成钨钛合金粉末；将得到钨钛合金粉末装入模具进行多阶段真空热压烧结，得到靶材坯；对得到的靶材坯进行表面酸洗纯净化，最终获得具有高致密度的高纯度钨钛合金靶材。本发明的方法通过粉体一次纯化、烧结过程二次纯化以及表面纯净化的有针对性、全流程系统高纯化技术。具有制造工艺简单，对设备要求不高，无需后续塑性加工处理，实现了有针对性、全流程的系统提纯，得到的钨钛合金靶材能满足高密度（致密度>99.5%）、高纯度（纯度>99.999%）的应用需求。

Description

一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法
技术领域
本发明属于先进金属材料制备研究领域，涉及一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法。
背景技术
钨钛合金具有低的电阻系数、良好的热稳定性和优异的抗氧化性，一般作为物理气相沉积用溅射靶材，已被成功地应用于制作半导体器件的扩散阻挡层，主要用于 Al、Cu和 Ag 布线技术。随着器件微型化程度的提高，对互连金属及阻挡层薄膜的要求越来越高，对靶材的质量要求就越高。靶材的质量决定了最终电子器件的质量和性能。其中，纯度控制是靶材制造的关键。若靶材纯度不够，将引起电迁移、电泄漏等缺陷，造成器件失效。例如，K，Na，Li等碱金属可扩散至SiO2绝缘层成为可动离子，使动作控制性能降低；Fe，Ni，Cr等过渡族金属会导致界面能级发生及元件漏电，降低可靠性；而C，O，N等气体元素会损伤膜的稳定性，成为膜电阻增大的原因。
目前通常采用真空热压的方法制备钨钛合金靶材，工艺流程涉及原料粉末制备、混粉、热压等，由于原料粉纯度受限以及在各个制备步骤中容易引入其他杂质元素，现有技术制备的钨钛合金靶材纯度受限于3N或4N。虽然Na、Mg、K等低熔点杂质元素在高温下容易挥发从而得到有效控制，但对于Fe、Ni等金属杂质，一旦经历烧结就无法排出坯体，且在真空无还原气氛的烧结环境下，固溶在基体的O、S等杂质也难以去除。因此，如何有针对性的去除杂质元素、实现全流程杂质控制是高纯靶材制造领域的一大挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在开发一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法，制备得到高纯度、高致密度的钨钛合金靶材。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种钨钛合金靶材的全流程提纯制备方法，所述方法包括如下步骤，
S1）以仲钨酸铵为原料，进行氨溶、过滤除去碱金属杂质，进行阳离子交换除去Fe、Ni等金属杂质，然后蒸发结晶、洗涤、烘干后得到高纯仲钨酸铵；
S2）将高纯仲钨酸铵在氢气气氛下进行还原后得到高纯钨粉；将高纯钨粉与TiH2粉末按一定质量比在氩气保护气氛下的三维混料机中进行均匀混合，得到高纯钨钛合金粉末；
S3）将上述高纯钨钛合金粉末装入模具进行多阶段真空热压烧结，首先慢速升温至较低温度常压保温，此时坯料形成通孔互连的结构使杂质在这一过程充分排出，实现烧结二次纯化，然后快速升温至较高温度并加压实现致密化；
S4）将烧结后的靶材进行表面酸洗纯净化，最终获得高纯度高致密度的钨钛合金靶材。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述氨溶的氨水浓度为15～30%，所述仲钨酸铵溶于氨水中的浓度为300～400g/L。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述过滤为从氨溶溶液中过滤出不溶残渣物，过滤后调节pH值为7～9。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述阳离子交换树脂包括D001型树脂、D113型树脂、001×7型树脂或C160型树脂中的任意一种或至少两种的组合。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述结晶过程在结晶釜中进行，温度调节为100～105℃。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述洗涤过程为将蒸发结晶所得固体在去离子水或酒精中洗涤，所述烘干过程在温度为50～70℃的干燥箱中进行。
在一种具体的实施方式中，S1）中，所述高纯仲钨酸铵的总杂质含量低于50ppm，即为商用仲钨酸铵。
在一种具体的实施方式中，步骤b中，所述氢气还原温度为900～950℃，保温时间为3～6h，氢气流量为5～10L/min，氢气纯度不低于99.999%。
在一种具体的实施方式中，S2）中，所述高纯钨粉总杂质含量低于30ppm。
在一种具体的实施方式中，S2）中，所述高纯钨粉与TiH2粉末的质量比为（8～9）：（1～2），所述保护气体氩气的纯度不低于99.999%。
在一种具体的实施方式中，S3）中，所述模具为石墨模具，所述高纯钨钛合金粉末与石墨模具之间用纯度为99.999%的石墨纸隔开。
在一种具体的实施方式中，S3）中，所述真空热压烧结首先第一步以3～5℃/min速率升温至1000～1100℃，无加压措施，保温3～5h；然后以10～15℃/min速率升温至1300～1400℃，并施加压力30～50MPa，保温4～6h。
在一种具体的实施方式中，S4）中，所述酸洗溶液可以为硫酸、硝酸、盐酸。
在一种具体的实施方式中，所述最终获得的钨钛合金靶材致密度大于99.5%，纯度大于99.999%。
本发明采用“粉体一次纯化、烧结过程二次纯化以及表面纯净化”的全流程高纯化技术制备钨钛合金靶材，所提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明以制备的高纯仲钨酸铵作为钨源，采用“氨溶+阳离子交换”结合的提纯技术，流程简单，过程不涉及复杂的化学反应，能有效同时去除碱性金属和Fe、Ni等金属杂质，且没有引入其他杂质元素的风险；以氢化钛（TiH2）粉末作为钛源，在氢化钛与高纯钨粉混合过程以及烧结脱氢过程中，所释放的氢原子能有效还原原料粉体中的氧化物杂质并降低杂质O及其他金属杂质。因此，该方法有效实现了粉体的一次纯化。
2、本发明采用多阶段真空热压烧结，辅以TiH2脱氢的还原作用，中低温阶段设置合理的保温平台并控制升温速度，以确保在烧结坯外部孔隙完全闭合之前，将烧结坯内部的一些低熔点的杂质进一步分解，并排出烧结坯，Na、Mg、K等低熔点金属杂质、S和O气体杂质含量进一步降低，显著提升了材料的纯度。然后快速升温至较高温度并加压实现致密化，这一方法有效实现了烧结过程的二次纯化。
3、本发明制造工艺简单，对设备要求不高，无需后续塑性加工处理，实现了有针对性、全流程的系统提纯，得到的钨钛合金靶材能满足高密度（致密度>99.5%）、高纯度（纯度>99.999%）的应用需求。
附图说明
图1为本发明的一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本发明一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
S1）提纯仲钨酸铵；
S2）合成钨钛合金粉末；
S3）将S2）得到钨钛合金粉末装入模具进行多阶段真空热压烧结，得到靶材坯；
S4）对S3）得到的靶材坯进行表面酸洗纯净化，最终获得具有高致密度的高纯度钨钛合金靶材。
所述S1）的具体步骤为：
S1.1）以仲钨酸铵为原料，加入到摩尔浓度为15～30%的氨水中，过滤出不溶残渣物，调节pH值为7～9，
S1.2）再加入阳离子交换树脂，静置后，再进行蒸发结晶，蒸发结晶温度为100～105℃，
S1.3) 将S1.2）得到蒸发结晶固体在去离子水或酒精中洗涤，在温度为50～70℃下烘干，得到仲钨酸铵，所述仲钨酸铵的总杂质含量低于50ppm，Fe、Ni和不可避免的杂质含量低于20ppm。
所述S1.1）中仲钨酸铵溶于氨水中的浓度为300～400g/L，
所述阳离子交换树脂为D001型树脂、D113型树脂、001×7型树脂或C160型树脂中的任意一种或至少两种的组合。
所述S2）的具体步骤为：
S2.1）将S1）得到提纯后的仲钨酸铵采用氢气还原处理，得到总杂质含量低于30ppm的钨粉，
S2.2）将S2.1）得到的钨粉与TiH2粉末按照质量比为8～9：1～2混合均匀，置于保护气氛中。
所述S2.1）中的氢气还原温度为900～950℃，保温时间为3～6h，氢气流量为5～10L/min，氢气纯度不低于99.999，采用“氨溶+阳离子交换”结合的提纯技术，流程简单，过程不涉及复杂的化学反应，能有效同时去除碱性金属和Fe、Ni等金属杂质，且没有引入其他杂质元素的风险；以氢化钛（TiH2）粉末作为钛源，在氢化钛与高纯钨粉混合过程以及烧结脱氢过程中，所释放的氢原子能有效还原原料粉体中的氧化物杂质并降低杂质O及其他金属杂质。因此，该方法有效实现了粉体的一次纯化。
所述S3）的具体步骤为：
S3.1 )将S2）得到钨钛合金粉末装入石墨模具中，且钨钛合金粉末与模具之间隔板纸隔开，
S3.2）将所述石墨模具置于真空环境中，第一步以3～5℃/min速率升温至1000～1100℃，保温3～5h，
S3.3）再以10～15℃/min速率升温至1300～1400℃，并施加压力30～50MPa，保温4～6h，冷却脱模，即得到靶材坯；采用多阶段真空热压烧结，辅以TiH2脱氢的还原作用，中低温阶段设置合理的保温平台并控制升温速度，以确保在烧结坯外部孔隙完全闭合之前，将烧结坯内部的一些低熔点的杂质进一步分解，并排出烧结坯，Na、Mg、K等低熔点金属杂质、S和O气体杂质含量进一步降低，显著提升了材料的纯度。然后快速升温至较高温度并加压实现致密化，这一方法有效实现了烧结过程的二次纯化。
所述S3.1）中的模具为石墨模具，隔板纸为纯度为99.99%的石墨纸。
所述S4）中的所述酸洗溶液为硫酸、硝酸或盐酸。
所述钨钛合金靶材致密度大于99.5%，纯度大于99.999%。
实施例1：
以商用仲钨酸铵为原料，放入浓度为15%的氨水中进行氨溶，溶液中仲钨酸铵浓度为300g/L，然后从溶液中过滤出不溶残渣物，过滤后调节pH值为7，然后采用D001型阳离子交换树脂对上述过滤溶液进行交换除杂，接着把过滤后的溶液置于结晶釜中进行蒸发结晶，温度调节为100℃，蒸发结晶所得固体在去离子水中洗涤，洗涤后在 50℃的干燥箱中烘干，得到高纯仲钨酸铵。将所得的高纯仲钨酸铵置于流动氢气的管式炉中进行还原，氢气流量为5L/min，还原温度为900℃，保温时间为3h，得到高纯钨粉。将所得高纯钨粉与氢化钛粉末以质量比8：2在三维混料机中氩气保护下均匀混合，得到高纯钨钛合金粉末。将合金粉末放入铺有石墨纸的石墨模具内并封口，进行真空热压烧结处理，首先以3℃/min速率升温至1000℃，无加压措施，保温3h，然后以10℃/min速率升温至1300℃，并施加压力30MPa，保温4h，得到的钨钛合金靶材进行表面硫酸清洗。最终制备的钨钛合金靶材致密度为99.5%，纯度为99.9991%。
实施例2：
以商用仲钨酸铵为原料，放入浓度为20%的氨水中进行氨溶，溶液中仲钨酸铵浓度为350g/L，然后从溶液中过滤出不溶残渣物，过滤后调节pH值为8，然后采用D113型阳离子交换树脂对上述过滤溶液进行交换除杂，接着把过滤后的溶液置于结晶釜中进行蒸发结晶，温度调节为100℃，蒸发结晶所得固体在去离子水中洗涤，洗涤后在 50℃的干燥箱中烘干，得到高纯仲钨酸铵。将所得的高纯仲钨酸铵置于流动氢气的管式炉中进行还原，氢气流量为8L/min，还原温度为925℃，保温时间为4h，得到高纯钨粉。将所得高纯钨粉与氢化钛粉末以质量比8.5：1.5在三维混料机中氩气保护下均匀混合，得到高纯钨钛合金粉末。将合金粉末放入铺有石墨纸的石墨模具内并封口，进行真空热压烧结处理，首先以4℃/min速率升温至1050℃，无加压措施，保温4h，然后以15℃/min速率升温至1350℃，并施加压力40MPa，保温5h，得到的钨钛合金靶材进行表面硫酸清洗。最终制备的钨钛合金靶材致密度为99.6%，纯度为99.9992%。
实施例3：
以商用仲钨酸铵为原料，放入浓度为25%的氨水中进行氨溶，溶液中仲钨酸铵浓度为400g/L，然后从溶液中过滤出不溶残渣物，过滤后调节pH值为8，然后采用001×7型阳离子交换树脂对上述过滤溶液进行交换除杂，接着把过滤后的溶液置于结晶釜中进行蒸发结晶，温度调节为105℃，蒸发结晶所得固体在去离子水中洗涤，洗涤后在 70℃的干燥箱中烘干，得到高纯仲钨酸铵。将所得的高纯仲钨酸铵置于流动氢气的管式炉中进行还原，氢气流量为10L/min，还原温度为950℃，保温时间为5h，得到高纯钨粉。将所得高纯钨粉与氢化钛粉末以质量比9：1在三维混料机中氩气保护下均匀混合，得到高纯钨钛合金粉末。将合金粉末放入铺有石墨纸的石墨模具内并封口，进行真空热压烧结处理，首先以5℃/min速率升温至1100℃，无加压措施，保温5h，然后以15℃/min速率升温至1400℃，并施加压力40MPa，保温5h，得到的钨钛合金靶材进行表面硫酸清洗。最终制备的钨钛合金靶材致密度为99.6%，纯度为99.9992%。
实施例4：
以商用仲钨酸铵为原料，放入浓度为30%的氨水中进行氨溶，溶液中仲钨酸铵浓度为400g/L，然后从溶液中过滤出不溶残渣物，过滤后调节pH值为9，然后采用C160型阳离子交换树脂对上述过滤溶液进行交换除杂，接着把过滤后的溶液置于结晶釜中进行蒸发结晶，温度调节为105℃，蒸发结晶所得固体在去离子水中洗涤，洗涤后在 70℃的干燥箱中烘干，得到高纯仲钨酸铵。将所得的高纯仲钨酸铵置于流动氢气的管式炉中进行还原，氢气流量为10L/min，还原温度为950℃，保温时间为6h，得到高纯钨粉。将所得高纯钨粉与氢化钛粉末以质量比9：1在三维混料机中氩气保护下均匀混合，得到高纯钨钛合金粉末。将合金粉末放入铺有石墨纸的石墨模具内并封口，进行真空热压烧结处理，首先以3℃/min速率升温至1100℃，无加压措施，保温5h，然后以15℃/min速率升温至1400℃，并施加压力50MPa，保温6h，得到的钨钛合金靶材进行表面硫酸清洗。最终制备的钨钛合金靶材致密度为99.7%，纯度为99.9993%。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
S1）提纯仲钨酸铵；
S2）合成钨钛合金粉末；
S3）将S2）得到钨钛合金粉末装入模具进行多阶段真空热压烧结，得到靶材坯；
S4）对S3）得到的靶材坯进行表面酸洗纯净化，最终获得具有高致密度的高纯度钨钛合金靶材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1）的具体步骤为：
S1.1）以仲钨酸铵为原料，加入到摩尔浓度为15～30%的氨水中，过滤出不溶残渣物，调节pH值为7～9，
S1.2）再加入阳离子交换树脂，静置后，再进行蒸发结晶，蒸发结晶温度为100～105℃，
S1.3) 将S1.2）得到蒸发结晶固体在去离子水或酒精中洗涤，在温度为50～70℃下烘干，得到仲钨酸铵，所述仲钨酸铵的总杂质含量低于50ppm，Fe、Ni和不可避免的杂质含量低于20ppm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1.1）中仲钨酸铵溶于氨水中的浓度为300～400g/L，
所述阳离子交换树脂为D001型树脂、D113型树脂、001×7型树脂或C160型树脂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2）的具体步骤为：
S2.1）将S1）得到提纯后的仲钨酸铵采用氢气还原处理，得到总杂质含量低于30ppm的钨粉，
S2.2）将S2.1）得到的钨粉与TiH2粉末按照质量比为8～9：1～2混合均匀，置于保护气氛中。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S2.1）中的氢气还原温度为900～950℃，保温时间为3～6h，氢气流量为5～10L/min，氢气纯度不低于99.999。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3）的具体步骤为：
S3.1 )将S2）得到钨钛合金粉末装入石墨模具中，且钨钛合金粉末与模具之间隔板纸隔开，
S3.2）将所述石墨模具置于真空环境中，第一步以3～5℃/min速率升温至1000～1100℃，保温3～5h，
S3.3）再以10～15℃/min速率升温至1300～1400℃，并施加压力30～50MPa，保温4～6h，冷却脱模，即得到靶材坯。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述S3.1）中的模具为石墨模具，隔板纸为纯度为99.99%的石墨纸。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S4）中的所述酸洗溶液为硫酸、硝酸或盐酸。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钨钛合金靶材致密度大于99.5%，纯度大于99.999%。
CN202210114912.6A 2022-01-31 2022-01-31 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法 Active CN114619038B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210114912.6A CN114619038B (zh) 2022-01-31 2022-01-31 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210114912.6A CN114619038B (zh) 2022-01-31 2022-01-31 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114619038A true CN114619038A (zh) 2022-06-14
CN114619038B CN114619038B (zh) 2023-04-25

Family

ID=81898678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210114912.6A Active CN114619038B (zh) 2022-01-31 2022-01-31 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114619038B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838935A (en) * 1988-05-31 1989-06-13 Cominco Ltd. Method for making tungsten-titanium sputtering targets and product
US5863398A (en) * 1996-10-11 1999-01-26 Johnson Matthey Electonics, Inc. Hot pressed and sintered sputtering target assemblies and method for making same
JP2002256422A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Vacuum Metallurgical Co Ltd Ｗ−Ｔｉターゲット及びその製造方法
CN102211188A (zh) * 2011-06-03 2011-10-12 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 半导体及太阳能溅射靶材行业用钨钛合金靶材的制备方法
CN103132033A (zh) * 2013-03-26 2013-06-05 金堆城钼业股份有限公司 一种制备钼靶的方法
CN103240412A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 北京科技大学 一种近终形制备粉末超合金的方法
CN105568236A (zh) * 2016-03-14 2016-05-11 洛阳高新四丰电子材料有限公司 一种高纯、高致密、大尺寸钼钛合金溅射靶材的制备方法
CN106319463A (zh) * 2016-09-22 2017-01-11 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种轧制加工钨钛合金靶材的制备方法
CN108751259A (zh) * 2018-08-17 2018-11-06 厦门钨业股份有限公司 一种含钨废料生产偏钨酸铵的方法及其装置
CN108907211A (zh) * 2018-08-16 2018-11-30 北京科技大学 一种制备大尺寸钼板坯的方法
CN109676124A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 北京科技大学 一种金属材料的烧结致密化及晶粒尺寸控制方法
CN111283211A (zh) * 2020-02-26 2020-06-16 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种高纯钨粉的制备方法
CN112678871A (zh) * 2021-01-29 2021-04-20 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种超高纯仲钨酸铵的制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4838935A (en) * 1988-05-31 1989-06-13 Cominco Ltd. Method for making tungsten-titanium sputtering targets and product
US5863398A (en) * 1996-10-11 1999-01-26 Johnson Matthey Electonics, Inc. Hot pressed and sintered sputtering target assemblies and method for making same
JP2002256422A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Vacuum Metallurgical Co Ltd Ｗ−Ｔｉターゲット及びその製造方法
CN102211188A (zh) * 2011-06-03 2011-10-12 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 半导体及太阳能溅射靶材行业用钨钛合金靶材的制备方法
CN103132033A (zh) * 2013-03-26 2013-06-05 金堆城钼业股份有限公司 一种制备钼靶的方法
CN103240412A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 北京科技大学 一种近终形制备粉末超合金的方法
CN105568236A (zh) * 2016-03-14 2016-05-11 洛阳高新四丰电子材料有限公司 一种高纯、高致密、大尺寸钼钛合金溅射靶材的制备方法
CN106319463A (zh) * 2016-09-22 2017-01-11 安泰天龙钨钼科技有限公司 一种轧制加工钨钛合金靶材的制备方法
CN108907211A (zh) * 2018-08-16 2018-11-30 北京科技大学 一种制备大尺寸钼板坯的方法
CN108751259A (zh) * 2018-08-17 2018-11-06 厦门钨业股份有限公司 一种含钨废料生产偏钨酸铵的方法及其装置
CN109676124A (zh) * 2018-12-24 2019-04-26 北京科技大学 一种金属材料的烧结致密化及晶粒尺寸控制方法
CN111283211A (zh) * 2020-02-26 2020-06-16 厦门虹鹭钨钼工业有限公司 一种高纯钨粉的制备方法
CN112678871A (zh) * 2021-01-29 2021-04-20 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种超高纯仲钨酸铵的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭让民: "高纯钨溅射靶材制取工艺研究", 中国钼业 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114619038B (zh) 2023-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1721997B1 (en) Method of manufacturing a Ni-Pt ALLOY.
KR910003884B1 (ko) 고융점 금속 실리사이드 스퍼터링 타게트 및 이의 제조방법
JP5502995B2 (ja) コンデンサ用タンタル粉末の製造方法
JP2001020065A (ja) スパッタリング用ターゲット及びその製造方法ならびに高融点金属粉末材料
CN108947520B (zh) 一种ito烧结靶材的制备方法
CN108484182B (zh) 一种氧化镁晶须原位合成镁铝尖晶石增强氧化镁基泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN108251691B (zh) 一种高纯铋铅合金及其制备方法
CN111961886A (zh) 高纯稀土金属钪及钪溅射靶材的制备方法
CN111945000A (zh) 一种金属提纯方法
JPWO2014077110A1 (ja) Ｃｕ−Ｇａ合金スパッタリングターゲット及びその製造方法
CN114619038B (zh) 一种高纯度的钨钛合金靶材的制备方法
CN115094265B (zh) 一种钨/金属氧化物颗粒复相强化铜基复合材料及其制备方法
CN111116208A (zh) 一种钇改性Mo2NiB2基金属陶瓷及其制备方法
JP3280054B2 (ja) 半導体用タングステンターゲットの製造方法
KR101153961B1 (ko) 공정합금을 이용한 탄탈럼（Ｔａ） 분말의 제조방법
JP2023181957A (ja) 希土類金属又は希土類合金用浄化材料及びその製造方法、希土類金属又は希土類合金の浄化方法
CN114619037B (zh) 一种烧结铼板的制备方法
WO2011118931A2 (ko) 폐 루테늄（Ｒｕ） 타겟을 이용한 고순도화 및 미세화된 루테늄（Ｒｕ）분말 제조법
CN105986138A (zh) 一种制备超高纯镍铂合金靶材的方法
CN112126903A (zh) 一种钨烧结靶材的制造方法
JP3411212B2 (ja) 薄膜形成用高純度Ｉｒ材料の製造方法
JPH10110264A (ja) チタンシリサイドスパッタリングタ−ゲット及びその製造方法
JPH1161392A (ja) Ｒｕ薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造方法
CN114875248A (zh) 一种高纯铝的提纯方法
CN117380951A (zh) 一种面向激光增材制造的多相复合强化铜合金粉末及制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Qu Xuanhui

Inventor after: Que Zhongyou

Inventor after: Yang Junjun

Inventor after: Li Xingyu

Inventor after: Zhang Lin

Inventor after: Xiong Ning

Inventor after: Wang Guangda

Inventor after: Qin Mingli

Inventor after: Chen Gang

Inventor after: Zhang Baicheng

Inventor after: Wei Zichen

Inventor before: Qu Xuanhui

Inventor before: Wei Zichen

Inventor before: Que Zhongyou

Inventor before: Yang Junjun

Inventor before: Li Xingyu

Inventor before: Zhang Lin

Inventor before: Xiong Ning

Inventor before: Liu Guohui

Inventor before: Qin Mingli

Inventor before: Chen Gang

Inventor before: Zhang Baicheng

Inventor before: Wang Guangda

CB03 Change of inventor or designer information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221026

Address after: 100083 No. 30, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road

Applicant after: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING

Applicant after: ATTL ADVANCED MATERIALS Co.,Ltd.

Applicant after: ADVANCED TECHNOLOGY & MATERIALS Co.,Ltd.

Address before: 100083 No. 30, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road

Applicant before: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING

TA01 Transfer of patent application right
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Qu Xuanhui

Inventor after: Wei Zichen

Inventor after: Que Zhongyou

Inventor after: Yang Junjun

Inventor after: Li Xingyu

Inventor after: Zhang Lin

Inventor after: Xiong Ning

Inventor after: Wang Guangda

Inventor after: Liu Guohui

Inventor after: Qin Mingli

Inventor after: Chen Gang

Inventor after: Zhang Baicheng

Inventor before: Qu Xuanhui

Inventor before: Que Zhongyou

Inventor before: Yang Junjun

Inventor before: Li Xingyu

Inventor before: Zhang Lin

Inventor before: Xiong Ning

Inventor before: Wang Guangda

Inventor before: Qin Mingli

Inventor before: Chen Gang

Inventor before: Zhang Baicheng

Inventor before: Wei Zichen

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant