CZ2006200A3 - Zlepsený zpusob výroby rozprasovacích elektrod - Google Patents
Zlepsený zpusob výroby rozprasovacích elektrod Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2006200A3 CZ2006200A3 CZ20060200A CZ2006200A CZ2006200A3 CZ 2006200 A3 CZ2006200 A3 CZ 2006200A3 CZ 20060200 A CZ20060200 A CZ 20060200A CZ 2006200 A CZ2006200 A CZ 2006200A CZ 2006200 A3 CZ2006200 A3 CZ 2006200A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- alloy
- homogeneous
- raw materials
- fully dense
- molten alloy
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 241
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 241
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 139
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 67
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 31
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003303 reheating Methods 0.000 claims abstract description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 91
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 61
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 58
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 48
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 36
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 35
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 32
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 claims description 29
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 26
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 24
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 229910000521 B alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 229910017885 Cu—Pt Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 8
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 7
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 6
- 229910020674 Co—B Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 53
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910002701 Ag-Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910020637 Co-Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910017392 Au—Co Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018104 Ni-P Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018536 Ni—P Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016551 CuPt Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000009690 centrifugal atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- POFWRMVFWIJXHP-UHFFFAOYSA-N n-benzyl-9-(oxan-2-yl)purin-6-amine Chemical compound C=1C=CC=CC=1CNC(C=1N=C2)=NC=NC=1N2C1CCCCO1 POFWRMVFWIJXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N nickel phosphide Chemical compound [Ni]=P#[Ni] FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- 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
- C22C1/059—Making alloys comprising less than 5% by weight of dispersed reinforcing phases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Zpusob výroby rozprasovací elektrody na bázi kobaltu nebo chromu nebo zeleza nebo niklu zahrnuje zahrívání surovin za vakua nebo za parciálního tlakuargonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému, tuhnutí roztavené slitiny do ingotu, a opetovné zahrívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvorila difuzní roztavená slitina, nacez následujerychlé tuhnutí difuzní roztavené slitiny do homogenního predlegovaného materiálu, primíchání cistých elementárních prásku, pricemz homogenní predlegovaný materiál ztuhne do plne hutného homogenního materiálu, a válcování za tepla. Zpusob dále zahrnuje válcování hutného homogenního materiálu za studena a zpracování na rozprasovací elektrodu.
Description
Zlepšený způsob výroby rozprašovacích elektrod
Odkaz na příbuzné přihlášky [0001] Tato přihláška nárokuje zlepšení provizorní přihlášky USA číslo 60/70 1,546, nazvané „Zlepšený způsob výroby rozprašovacích elektrod, přihlášené 22. července 2005, která je zde uvedena jako odkaz pro všechny účely.
Oblast techniky [0002] Předmětná přihláška vynálezu se týká obecně rozprašovacích elektrod, přičemž konkrétně se týká procesu tuhnutí, při němž vznikají zdravé polotovary pro výrobu chemicky homogenních rozprašovacích elektrod prostých defektů a vykazující zesílený průtok proudu („PTF).
Dosavadní stav techniky [0003] K vytváření velmi tenkých povlaků na substrátu, které mají přesně řízenou tloušťku a malou toleranci v atomárním složení, je v různých oblastech techniky velmr rozšířen proces DC magnetronového rozprašování. Používá se například k povlékání polovodičů a/nebo k vytváření tenkých vrstev na povrchu magnetických médií pro záznam dat. U jednoho běžně i
používaného provedení se na rozprašovací elektrodu přivede magnetické pole s oválným rozložením, a to tak, že se na zadní povrch elektrody umístí magnety. V blízkosti rozprašovací elektrody jsou zachycovány elektrony, což vede ke zlepšení produkce iontů argonu a ke zvýšení rychlosti rozprašování. Ionty uvnitř této plazmy se srážejí s povrchem rozprašovací elektrody, což má za následek, že rozprašovací elektroda emituje atomy ze svého povrchu. Rozdíl napětí mezi katodickou rozprašovací elektrodou a anodickým substrátem, který má být povlékán, způsobí, že emitované atomy vytvoří na povrchu substrátu požadovaný film.
♦ · · · » * • · ♦· · » « «« «·-· · · · ♦ ··· · · * · ··· ·· ·· *· *» [0004] Běžně se rozprašovací elektrody na bázi slitin kobaltu (Co), chrómu (Cr), železa (Fe) a niklu (Ni) vyrábějí pomocí běžné ingotové metalurgie. Nežádoucími vedlejšími procesy u těchto postupů jsou redistribuce látek rozpuštěných v roztoku v místech, kde počíná tuhnutí, a konvekce v kapalné fázi, což může způsobit značnou chemickou segregaci ve výrobku v odlitém stavu. Navíc dalším důsledkem je pórovitost ingotů v odlitém stavu, vzniklá v důsledku unikání plynu během odlévání, přičemž neexistuje žádný proces opracování za tepla, který by byl schopný tyto póry utěsnit.
[0005] Typické mikrostruktury ingotu v odlitém stavu jsou nehomogenní, protože homogenní růst je možný pouze v případě, že se teplo z tuhnoucího ingotu odebírá rovnoměrně a rychle. Pokud toto rychlé a rovnoměrné odebírání tepla nenastane, má typická mikrostruktura ingotu v odlitém stavu uprostřed ingotu· rovnoosou strukturu zrn, která je obklopena sloupcovitou strukturou zrn na povrchu.
[0006] Způsoby výroby rozprašovacích elektrod na bázi slitin· kobaltu (Co), známé z dosavadního stavu techniky, zahrnují kroky vakuové indukční tavení („VIM) surovin střední čistoty (99,9%) až vysoké čistoty (^99,99%), a lití roztavené slitiny do měděné (Cu), grafitové nebo keramické formy za vakua nebo za parciálního, tlaku inertního plynu, přičemž musí být přednastavena tloušťka ingotů v odlitém stavu, aby se docílilo požadované tloušťky elektrody, načež následuje předem určený počet průchodů válcovací stolicí. U některých slitin, které jsou náchylné k chemické segregaci během tuhnutí, je ke zmírnění vad nutné dlouhé homogenizační popouštění trvající až 72 hodin.
[0007] Během výrobního procesu se k zjemnění velikosti zrn, homogenizaci mikrostruktury a eliminaci porosity používá válcování za tepla. Operace válcování za tepla často vyžaduje několik redukčních kroků a může trvat déle než deset hodin. U slitin s obsahem chrómu (Cr) menším než 18 at.% se ke zvýšení PTF elektrody používá rovněž válcováni za studená, ale během válcování za studená opracovávané kusy často prasknou, což výrazně ovlivňuje výtěžnost.
[0008] Jak je podrobně popsáno výše, způsob výroby rozprašovacích elektrod je jednak časově náročný, jednak nedostatečný, bereme-li v úvahu poměr mezi přísunem a výstupem materiálu. U některých slitin obsahujících'vysoký obsah boru (B), fosforu (P) nebo žáruvzdorných prvků, jako například u Fe-Co-B, Ni-P a Co-Ta-Zr, způsobuje přirozená křehkost slitiny značné problémy při zpracovávání slitiny, a to dokonce i při vysokých teplotách.
[0009] U slitin obsahujících nemísitelné nebo nerozpustné složky není běžná ingotová metalurgie schopná odlévat ingoty prosté vad, přičemž 'nemísitelností' se zde rozumí míšení, které se vyskytuje v kapalné fázi. Jak je znázorněno na fázovém diagramu z obrázku 1, například slitinový systém Ag-Co vykazuje oblast nemísitelností vymezenou dvěma čarami likvidus Li a L2 nad 1489 °C, takže rozpustnost stříbra (Ag) v tuhém stavu v kobaltu (Co) je' prakticky nula při 1489 °C a přibližně 1 at.% při 1700 °C. U jakékoliv roztavené slitiny Ag-Co v tomto teplotním rozmezí má stříbro (Ag) tendenci k separaci a vytváření izolovaných oblastí z čistého stříbra (Ag) uprostřed tekutého kobaltu (Co). V závislosti na obsahu stříbra (Ag) mohou tyto oblasti mít za následek velké pevné částice ve struktuře v odlitém stavu o velikosti až jeden centimetr.
[0010] U dalšího procesu fázové separace se zbytkové kapalné stříbro (Ag) vytlačí z objemu ingotu jako prostředek ke zpevnění a držení pohromadě kobaltového (Co) skeletu, čehož
| · • «·· | • • | II · | * » » | ||
| • | ·· | • · | ·*· | ||
| « · · ·*· | • | « | • · • · | • · ·· | • * ·· |
dokladem je prosakování stříbra (Ag) do povrchu ingotu, jak bylo zmíněno výše. Fázový diagram Au-Co z obrázku 2 a fázový diagram Co-Cu z obrázku 3 dokumentují, že jak zlato (Au), tak měď (Cu) mají velmi omezenou rozpustnost v tuhém stavu v kobaltu (Co). V obou případech by rovnovážné fáze slitiny bohaté na kobalt (Co) obsahovaly v podstatě dvoufázové tuhé roztoky čistého kobaltu (sCo) a zlata (Au) nebo kobaltu (tCo) a mědi (Cu).
(0011] Tuhé roztoky zlata (Au) nebo mědi (Cu) se běžně separují jako individuální zrna nebo mají tendenci růst v hranicích zrn primární (eCo) fáze v kobaltové (Co) slitině. Daná nízká teplota tavení stříbra (Ag) (962 °C) , zlata (Au) (1064 °C) a mědi (Cu) (1085 °C)-, jejich nemísitelnost a omezená rozpustnost v kobaltu (Co) způsobují ještě další omezení s ohledem na skutečné teploty’ při termomechanickém a HIP zpracování ingotů.
[0012] Operace válcování za tepla kobaltových (Co) slitin s vysokým obsahem boru (B) a obsahujících žáruvzdorné prvky se vzhledem k jejich křehkostí provádí v rozmezí teplot 1050 °C až 1100 °C, aby se zamezilo praskání a jiným potížím při válcování. Vlastní fázové složení slitin přizpůsobováno tak, aby se zabránilo vznikajícímu· tavení stříbra (Ag),, zlata (Au) a mědi (Cu) při opětovném zahřívání ingotů . za účelem termomechanického a HIP zpracování.
[0013] Je proto žádoucí vyvinout způsob výroby rozprašovacích elektrod, který odstraní nedostatky běžně používaných způsobů výroby. Obzvláště je žádoucí vyvinout zlepšený způsob výroby rozprašovacích elektrod, který vytváří zdravé polotovary pro chemicky homogenní rozprašovací elektrody prosté defektů a vykazující lepší PTF vlastnosti.
| ·· · • ··· | • · · · | « « • · | • ··· | |
| • · | ·· | |||
| « * · | » « | • · | • · | • · |
| ··· »· | ·· | ·· | ·· |
Podstata vynálezu [0014] Předmětná přihláška vynálezu se týká obecně rozprašovacích elektrod, přičemž konkrétně se týká procesu tuhnutí a výsledných rozprašovacích materiálů. Zvoleným přístupem k výrobě podle předmětného vynálezu se dosahuje velmi zdravých polotovarů pro výrobu chemicky homogenních rozprašovacích elektrod se zlepšeným PTF, které nevykazují defekty.
[0015] Způsob výroby podle předmětného vynálezu zahrnuje vytvoření slitiny pro práškovou metalurgii, různé alternativy procesu rychlého tuhnutí a zpevňování prášku a zpracování produktu po zpevnění pro výrobu rozprašovacích elektrod se zlepšenými vlastnostmi. Doba zpracování je významně zkrácena,, přičemž nedochází ke zhoršení chemické homogenity elektrody, bezkazovosti produktu v celém objemu nebo ke zhoršení PTF vlastností. Způsob výroby a výsledné vlastnosti rozprašovacího materiálu lze aplikovat na široké rozmezí slitin kobaltu (Co) s nízkým magnetickým momentem (obsah chrómu (Cr) > 18 at.%) i s vysokým magnetickým momentem (obsah chrómu '(Cr) < 18 ’at.%), stejně jako na slitiny na bázi chrómu (Cr) , železa (Fe) nebo niklu (Ni).
[0016] Podle jednoho provedení je předmětem vynálezu způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi kobaltu (Co) formulované jako Co-(5-40 at.%jFe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(525 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, přičemž Xi představuje měď (Cu), stříbro (Ag) nebo zlato (Au), a X2 představuje titan (Ti), vanad (V), yttrium (Y), zirkonium (Zr), niob (Nb) , molybden (Mo), ruthenium (Ru), rhenium (Rh), lanthan (La), hafnium (Hf), tantal (Ta), wolfram (W) nebo iridium (Ir). Tento způsob zahrnuje kroky přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-40 at.%)Fe(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20
| ·· · | • · | • « | • · · |
| • ··· | • · | ♦ · | « e » |
| ·«* ·· | ·· ·· |
at.%)B-(O,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Co-(5,40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt- (5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob zahrnuje kroky tuhnutí homogenního předlegovaného práškového materiálu' do. plně hutného homogenního materiálu, případně válcování tohoto plně hutného homogenního materiálu za tepla nebo za studená, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
[0017] Rychlé tuhnutí umožňuje vytvoření mikrostruktury s jemnějšími parametry, neboť pro zlepšení procesu rozprašování a minimalizaci emise částic jsou žádoucí menší velikost zrn a jemně dispergované sekundární fáze. Na mikroskopické úrovni je mikrostruktura vyvolaná rychlým tuhnutím vysoce chemicky homogenní, čímž vznikne odpovídající materiál elektrody, který je výborným zdrojem pro nanášení filmu média v rozmezí jeho nominálního složení.
[0018] Rychlé tuhnutí vytváří nerovnovážnou mikrostrukturu, která může vydržet většinu tepelných cyklů během zpevňování při vysoké teplotě a během termomechanického zpracování. Pokud se týká plynového rozprašování, lze pro většinu malých práškových částic o průměrné velikosti až 350 pm použít velmi vysokou rychlost chlazení, v závislosti na tepelné vodivosti a ·» · · · · ·· • ··* · « ·· · *··· « * «»· · « ♦ ♦ « · · « » · · · * · · · · · ··« ·· 99 99 ·· »· měrné tepelné kapacitě slitiny.
[0019] Pokud se týká slitinového systému Co-(5-40 at.%)Fe-(520 at.%)B, zahrnuje tento způsob dále krok válcováni plně hutného homogenního materiálu za tepla při teplotě menší než je teplota solidu slitinového systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B.
[0020] Krok zpevňování dále zahrnuje kroky zapouzdření homogenního předlegovaného práškového materiálu do kontejneru, evakuování kontejneru při teplotě mezi .300 °C a 600 °C na úroveň vakua mezi 102 torr a 103 torr, utěsnění kontejneru, a podrobení kontejneru působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec , a 45 kilolibrami na čtvereční palec při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C v tlakové nádobě natlakované izostaticky za tepla.
[0021] Jedna z tohoto většího množství surovin je tvořena čistým elementárním stříbrem (Ag) v množství mezi 0,2 at.% a 2,0 at.%, přičemž tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 962 °C. Navíc je jedna z tohoto většího množství surovin tvořena čistým elementárním zlatém (Au), přičemž plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1065 °C. Dále jednu z většího množství surovin tvoří čistá elementární měď (Cu), přičemž plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1085 °C.
[0022] Krok přípravy kompozice dále zahrnuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavní slitiny Ag-Pt, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a elementární platiny (Pt) v poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-
| * ··· | • · · » | • * • · | • ««« | |
| • * | ·« | |||
| • · | • 9 | • · | • · | |
| ··· ·· | 9 9 | ·· | »· |
7,5 at.%)X2. Plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C nebo při teplotě menší než 1030 °C.
[0023] Krok přípravy kompozice dále zahrnuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavní slitiny Au-Cr, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-B-Pt a případně X2, a předlegovaného práškového materiálu buď elementárního chrómu nebo hlavní slitiny Co-Cr v poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%) B-(1,5-7,5 at.%)Xi a případně (1,57,5 at.%)X2. Plně hutný homogenní materiál·se válcuje za tepla při teplotě menší než 1160 °C nebo při teplotě menší než 1070 °C.
[0024] Krok přípravy kompozice dále zahrnuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavní slitiny Cu-Pt, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a elementární platiny (Pt) v poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající slitinovému systému Co(’5-25 at.%)Cr-(525 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2. Plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C, nebo při teplotě menší než je teplota solidu hlavní slitinyCo-Cr-B.
[0025] Toto větší množství surovin obsahuje hlavní slitiny čistého elementárního kobaltu (Co), chrómu (Cr), platiny (Pt), boru (B), Xi a/nebo X2, a/nebo Co-Cr, Co-B, Co-Cr-B, Ag-Pt, Au-Cr, a/nebo Cu-Pt.
[0026] Rychlé tuhnutí difuzní roztavené slitiny probíhá rychlostí až 104 °C/s nebo až 107 °C/s, a nastává pomocí rozstřikování, odstředivého lití taveniny nebo tvarování postřikováním, přičemž tato difuzní roztavená slitina rychle «19 9 9·· * * » • 9·9 9 9 9· 9 9 »·* · 9 · 9« · 9 99 9
9 9 9 · 9 9 99 9 »99 99 99 *9 ·· ·· ztuhne do homogenního předlegovaného práškového materiálu s průměrnou velikostí částic v rozmezí mezi 25 pm a 350 μπι. V homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří alespoň první boridová fáze, přičemž tato první boridová fáze je tvořena boridem Co3B nebo směsí boridů Co3B a Co2B, a přičemž velikost boridu je menší než 2 pm.
[0027] Pokud se týká slitinového systému Co-(5-25 at.%)Cr-(525 at.%)Pt-(5-20 at.%)B- (0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, v homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří primární fáze, přičemž touto primární fází je rozšířený tuhý roztok tvořený Co-Cr-Xx-Pt nebo Co-Cr-Xi-X2-Pt.
Primární fází je rozšířený tuhý roztok tvořený Co-Cr-Xx-Pt nebo Co-Cr-Xx-X2-Pt obsahující až 2 at.% stříbra (Ag), až 7,5 at % zlata (Au) nebo až 7,5 at.% mědi (Cu).
[0028] Podle druhého provedení je předmětem vynálezu způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi chrómu (Cr) formulované jako Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C. Tento způsob zahrnuje kroky přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Cr-(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Cr-(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Tento způsob dále zahrnuje kroky zpevňování homogenního předlegovaného práškového, materiálu do plně hutného homogenního materiálu odpovídajícího směsi o složení Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20
| 9 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 9 | 9 | |
| 9 999 | • | 9 | 99 | 9 9 | 9 | ||
| 9 9 | 9 | • | 9 | 9 | 9 | 9 9 | 9 |
| 99 | 99 | 99 | 99 | 99 |
at.%)C, a zpracováni tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
(0029] Způsob dále zahrnuje krok přimíchání prášku čistého elementárního chrómu (Cr) do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Tento homogenní předlegovaný práškový materiál Cr-(2-20 at.%)B má mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) a/nebo přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými boridy Cr2B nebo mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými karbidy Cr23CG.
[0030] Podle třetího provedení je předmětem vynálezu způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi železa (Fe) formulované jako Fe-(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd. Tento způsob obsahuje krok přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Fe-(5-40 at. %) Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-S5' at.%)Pd, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Fe(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-{30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difúzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difúzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob zahrnuje kroky tuhnutí homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně 'hutného homogenního materiálu, válcování plně hutného homogenního materiálu za tepla, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
[0031] Pokud se týká slitinového systému Fe-(5-40 at.%)Co-(520 at.%)B, válcuje se plně hutný homogenní materiál za tepla při teplotě menší než je teplota solidu. V homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří alespoň první boridová fáze, přičemž tato první boridová fáze je tvořena metastabilním boridem Fe3B nebo směsí metastabilního borídu Fe3B a rovnovážného boridu Fe2B.
[0032] Podle čtvrtého provedení je předmětem vynálezu způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi niklu (Ni) formulované jako Ni-(10-50 at.%)P. Tento způsob obsahuje krok přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Ni-(10-50 at.%)P z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a dále zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Ni-(10-50 at;%)P. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní’ roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob obsahuje krok zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálů tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
[0033] Homogenní předlegovaný práškový materiál má mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem niklu (Ni) s méně než 10 pm fosfidy Ni3P.
[0034] V následujícím popisu výhodného provedení jsou uvedeny odkazy na připojené obrázky, které tvoří součást popisu příkladu provedení a na nichž je názorně zobrazeno příkladné konkrétní provedení vynálezu. Příklady je třeba chápat tak, že lze použít í jiná provedení a provést v nich změny, aniž by došlo k odchýlení se od rozsahu tohoto vynálezu.
Přehled obrázků na výkresech [0035] Vynález je dále popsán s použitím obrázků, přičemž na všech obrázcích jsou pro odpovídající části použity stejné vztahové značky:
[0036] Obrázek 1 je fázový diagram Ag-Co;
[0037] Obrázek 2 je fázový diagram Au-Co;
[0038] Obrázek 3 je fázový diagram Co-Cu;
[0039] Obrázek 4 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi kobaltu (Co), podle jednoho provedení předmětného vynálezu;
[0040] Obrázek 5 je blokové schéma znázorňující krok přípravy kompozice (krok S402), podle jednoho příkladného znaku;
[0041] Obrázek 6 je fázový diagram Ag-Pt; · [0042] Obrázek 7 je fázový diagram Au-Cr;
[0043] Obrázek 8 je fázový diagram Cu-Pt;
[0044] Obrázek 9 je blokové schéma znázorňující zpevňovací krok (krok S408), podle' jednoho příkladného znaku;
[0045] Obrázek 10 je diagram slitiny Co-(8 at.%)Cr-(7 at.%)Pt(8 at.%)B v odlitém stavu, pořízený řádkovacím elektronovým mikroskopem („SEM) v režimu zpětného rozptylu obrazu;
[0046] Obrázek 11 je SEM diagram rychle ztuhlé slitiny Co-(8 at.%)Cr-(7 at.%)Pt-(8 at.%)B, pořízený v režimu zpětného rozptylu obrazu;
[0047] Obrázek 12 znázorňuje rentgenové difrakční obrazy odlité a rychle ztuhlé slitiny Co-(8 at.%)Cr-(7 at.%)Pt-(8 at.%)B;
[0048] Obrázek 13 je blokové schéma znázorňující způsob výroby t *· • · * ♦ ·· rozprašovací elektrody na bázi chrómu (Cr), podle druhého provedení předmětného vynálezu;
[0049] Obrázky 14A a 14B jsou SEM obrazy plynem rozstříkané slitiny Cr-(13,5 at.lJB pořízené v režimu zpětného rozptylu obrazu, obrázek 14A s malým zvětšením a obrázek 14B s velkým zvětšením;
[0050] Obrázek 15 je SEM obraz plynem rozstříkané slitiny Cr(14 at.%)C pořízený v režimu zpětného rozptylu obrazu;
[0051] Obrázek 16 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi železa (Fe),. podle třetího provedení předmětného vynálezu;
[0052] Obrázek 17 je SEM sekundární elektronový diagram slitiny Fe-(30,6 at.%)Co(12,8 at.%)B v odlitém stavu;
[0053] Obrázek 18 je SEM sekundární elektronový diagram rychle ztuhlé slitiny Fe-(30,6 at.%)Co-(12,8 at.%)B;
[0054] Obrázek 19 znázorňuje rentgenové difrakční obrazy odlité a rychle ztuhlé slitiny Fe-(30,6 at.%)Co-(12,8 at.%)B; [0055] Obrázek 20 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi niklu (Ni), podle čtvrtého provedení předmětného vynálezu; a [0056] Obrázek 20 je SEM sekundární elektronový obraz plynem rozstříkané slitiny Ni—(20 at.%)P.
Podrobný popis příkladů' provedení [0057] Předmětem tohoto vynálezu je způsob výroby rozprašovací elektrody, který překonává potíže běžně známých výrobních metod. Konkrétně je předmětem tohoto vynálezu zlepšený způsob výroby rozprašovacích elektrod, který vytváří velmi zdravé polotovary pro chemicky homogenní rozprašovací elektrody prosté defektů a s lepšími PTF vlastnostmi.
[0058] Obrázek 4 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi. kobaltu (Co) formulované jako
Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25
9 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, kde Χχ představuje měď (Cu), stříbro (Ag) nebo zlato (Au), a X2 představuje titan (Ti), vanad (V), yttrium (Y), zirkonium (Zr), niob (Nb) j. molybden (Mo), ruthenium (Ru) , rhenium (Rh), lanthan (La), hafníum (Hf), tantal (Ta), wolfram (W) nebo iridium (Ir), podle jednoho provedení předmětného vynálezu. Tento způsob zahrnuje kroky přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,27,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Co{5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(525 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlégovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob zahrnuje kroky zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu, případně válcování tohoto plně hutného homogenního materiálu za tepla a za studená, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda. V souhlase s tím je tento způsob výroby alternativní metodou pro přípravu slitiny pro výrobu rozprašovacích elektrod s lepším rozprašováním, což přináší vyřešení problémů vyskytujících se u běžně známých odlévacích postupů.
[0059] Konkrétně způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi kobaltu (Co) formulované jako Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B,
-- --W Bt ··· · · · ♦ ·«« • ··· · · Β· · * ·· + • · ··· · Β ··· * · β • · ♦ · · · « «»·« ····· ·· · · ·« ·Β nebo Co-(5-25 at. )Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xj a případně (0,5-7,5 at.%)X2, kde Χχ představuje měď (Cu), stříbro (Ag) nebo zlato (Au), a X2 představuje titan (Ti), vanad (V), yttrium (Y) , zirkonium (Zr), niob (Nb), molybden (Mo), ruthenium (Ru), rhenium (Rh), lanthan (La), hafnium (Hf), tantal (Ta), wolfram (W) nebo iridium (Ir), začíná krokem S401.
[0060] Z většího množství surovin se připraví kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5--40 at.%) Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,27,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny (krok Ξ402). U slitin na bázi kobaltu (Co) se přidá stříbro (Ag), zlato (Au) nebo měď (Cu) jako přísada pro zvýšení poměru signál-šum. Vzhledem k tomu, že tyto prvky jsou nemísitelné s kobaltem (Co), mají při použití běžně známých metod tendenci vyloučit se z kapalného roztoku kobaltu (Co) po odlití a vytvořit oblasti z čistého stříbra (Ag), zlata (Au) nebo mědi (Cu), které později ztuhnou do výrazných shluků nebo prosáknou do povrchu ingotu.
[0061] Obrázek 5 je blokové schéma znázorňující krok přípravy kompozice (krok Ξ402) konkrétněji, podle jednoho příkladného znaku prvního provedení tohoto vynálezu. Obecně tento krok . přípravy kompozice (krok S402) dále zahrnuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavní slitiny a legovacího prvku (nebo . prvků) v poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající požadovanému slitinovému systému.
[0062] Konkrétně je jedním znakem skutečnost, že proces začne (krok S501), a smíchají se v předem stanovených hmotnostních zlomcích předlegovaný prášek hlavní slitiny Ag-Pt, předlegovaný prášek hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a • · · · · 999
999 9 ·« ·9·* • 9· ·· »· 99 elementární platina (Pt) do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B- (0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2 (krok S502A), a proces končí (krok S504). Podle tohoto znaku se plně hutný homogenní materiál válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C nebo při teplotě menší než 1030 °C (viz krok S409, níže), přičemž ale krok válcování za tepla může být případně vynechán.
[0063] Podle tohoto konkrétního znaku se slitina Ag-Pt připravuje s použitím většího množství surovin tvořených v podstatě taveninou čistého stříbra (Ag) a platiny (Pt), přičemž předepsaný obsah platiny '(Pt) je přibližně 10 at.% až 90 at)%, s výhodou 40 at.% až 42 at.%. Toto větší množství surovin se zahřívá do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny mající v podstatě stejný předepsaný obsah platiny (Pt), a tato roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu. Ingot Ag-Pt se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu a nechá se rychle ztuhnout do předlegovaného práškového materiálu z předlegovaného Ag-Pt.
« * · [0064] Obrázek 6 je' fázový diagram Ag-Pt, který ukazuje, že peritektická reakce zahrnující kapalinu bohatou na stříbro (Ag) („L) a tuhý roztok platiny (Pt) nastává při přibližně 1186 °C. U slitiny obsahující kolem 40,6 at.% platiny (Pt) vznikne tuhý roztok stříbra (Ag) téhož složení. Jiné slitiny stříbra (Ag), obsahující méně než 40,6 at.%, budou při zahřívání vykazovat počínající tavení, jehož počáteční bod je určen čárkovanou čarou solidus.
[0065] Podle požadavku na teplotu procesu následujícího po rozstřikování mohou být výchozí suroviny, pro výrobu slitin
CoCrPtBXx nebo CoCrPtBXi-X2 rozděleny na dva předlegované prášky obsahující slitinu Ag-Pt a slitinu CoCrB(Pt) nebo
CoCrB (Pt) Χχ, k nimž může být přidán prášek platiny (Pt) pro ·· · · · · ♦ ··· » » · • · · · · « · · · · · ··· ·♦ ·· ·· ·· ·· ·· · • ··· • * • ·♦ udržení rovnováhy. Toto složení umožňuje zpracování za tepla v oblasti až 1186 °C pro slitiny obsahující (Ag) a zajišťuje lepší rozložení stříbra (Ag) v celé elektrodě. Podobný přístup může být aplikován u slitin obsahujících zlato (Au) nebo měď (Cu), u nichž se použitím předlegovaných prášků Au-Cr nebo CuPt rozšíří oblast zpracování na teplotu až 1160 °C a u slitin obsahujících měď (Cu) na teploty mnohem vyšší, jak je znázorněno ve fázových diagramech na obrázcích 7 a 8.
[0066] Druhým, alternativním znakem, je skutečnost, že proces začne (krok S501), a v poměru předem stanovených hmotnostních zlomků se smíchá předlegovaný prášek hlavní slitiny Au-Cr, předlegovaný prášek hlavní slitiny Co-B-Pt a případně X2, a předlegovaný prášek buď elementárního chrómu (Cr) nebo hlavní slitiny Co-Cr do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(1,5-7,5 at.%)Xi a případně (1,5-7,5 at.%)X2 (krok Ξ502Β), a proces končí (krok S504). Tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1160. °C nebo při teplotě menší než 1070 °C (viz krok S409, níže) , přičemž ale krok válcování za tepla může být případně vynechán.
[0067] Podle tohoto konkrétního znaku se slitina Au-Cr připravuje s použitím ' většího množství surovin .tvořených v podstatě taveninou čistého zlata (Au) a chrómu (Cr), přičemž předepsaný obsah chrómu (Cr). je přibližně 10 at.% až 80 at.%, s výhodou 47 at.% až 49 at.%. Toto větší množství surovin se zahřívá do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny mající v podstatě stejný předepsaný obsah chrómu (Cr), a tato roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu. Ingot z Au-Cr se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu a nechá se rychle ztuhnout do předlegovaného práškového materiálu z předlegovaného Au-Cr.
·· · · · · · « t · • ··· · · ·« φ Φ'Ι'ΦΦΦ [0068] Třetím, alternativním znakem, je skutečnost, že proces začne (krok S501), a v poměru předepsaných hmotnostních zlomků se smíchá předlegovaný prášek hlavní slitiny Cu-Pt, předlegovaný prášek hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a elementární platina (Pt) do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B- (0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2 (krok S502C), a proces končí (krok S504). Plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C, nebo při teplotě menší než je teplota solidu hlavní slitiny Co-Cr-B (viz krok Ξ409, níže), přičemž ale krok válcování za tepla může být případně vynechán.
[0069] Podle tohoto konkrétního znaku se slitina Co-Cr-B a případně X2 připravuje s použitím většího množství surovin a/nebo hlavních slitin, které jsou pro danou slitinu Cu-Pt vybrány tak, aby vytvořily příznivou atomární rovnováhu pro slitinový systém Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B a případně (0,5-7,5 at,%)X2. Toto větší množství surovin se zahřívá do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slřtiny a tato roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu. Ingot se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu a nechá se rychle ztuhnout do předlegovaného práškového materiálu.
[0070] Jak je uvedeno výše, výchozí suroviny pro výrobu slitiny CoCrPtBXi nebo CoCrPtBXi-X2 mohou být rozděleny na dva předlegované prášky obsahující slitinu Ag-Pt a slitinu CoCrB(Pt) nebo CoCrB(Pt)Xi, k nimž může být přidán prášek platiny (Pt) pro udržení rovnováhy. Podobný přístup může být aplikován u slitin obsahujících zlato (Au) nebo měď (Cu), u nichž se použitím předlegovaných prášků Au-Cr nebo Cu-Pt rozšíří oblast zpracování na teplotu až 1160 °C a u slitin obsahujících měď (Cu) na teploty mnohem vyšší, jak je znázorněno ve fázových diagramech na obrázcích 7 a 8.
··· • · · • ·♦ «
• ··!
[0071] u neznázorněné alternativy k výše uvedeným je jedna z tohoto většího množství surovin tvořena čistým elementárním stříbrem (Ag) v množství mezi 0,2 at.% a 2,0 at.%, přičemž tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla (krok S409, níže) při teplotě menší než 962 °C. Alternativně může být jedna z tohoto většího množství surovin tvořena čistým elementárním zlatém (Au), přičemž tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla (krok S409, níže) při teplotě menší než 1065 °C. U dalšího alternativního provedení je jedna z většího množství surovin tvořena čistou elementární mědí (Cu) , přičemž tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla (krok S409, níže) při teplotě menší než 1085 °C. Navíc může toto větší množství surovin obsahovat hlavní slitiny čistého elementárního kobaltu (Co)., chrómu (Cr), platiny (Pt), boru (B), Χχ a/nebo X2, a/nebo Co-Cr, Co-B, CoCr-B, Ag-Pt, Au-Cr, a/nebo Cu-Pt.
[0072] Vraťme se k obrázku 4, podle něhož se větší množství surovin zahřívá za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B- (0,27,5 at,%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2 (krok S4O4). Tato roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu (krok S405) a ingot se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu aby se vytvořila difuzní roztavená slitina (krok S406).
[0073] Difuzní roztavená slitina se nechá rychle ztuhnout do homogenního předlegovaného práškového materiálu (krok S407) . Rychlé tuhnutí umožňuje vytvoření mikrostruktury s výrazně jemnějšími parametry, neboť menší velikost zrn a jemně dispergované sekundární fáze jsou pro zlepšení procesu rozprašování a minimalizaci emise částic žádoucí. Na mikroskopické úrovni je mikrostruktura vyvolaná rychlým ··· · · · · ··· * ··* · ·· 9 9 999 ·· ··· · · · 9 · ·♦ a • · * 9 9 9 9 9 9 9 9 999 99 99 99 99 99 tuhnutím vysoce chemicky homogenní a odpovídající matriál elektrody je výborným zdrojem pro nanášení filmu média v rozmezí jeho nominálního složení. Zjemnění mikrostruktury má významný vliv na zmenšení křehkosti slitin obsahujících intermetalické složky. Obecně platí, že slitina se stane křehkou, když vysrážené složky intermetalické fáze mají velkou velikost.
[0074] Rychlé tuhnutí vytváří nerovnovážnou mikrostrukturu, která může vydržet většinu tepelných cyklů během zpevňování při vysoké teplotě a termomechanického zpracování. Pokud se týká plynového rozprašování, lze pro většinu malých práškových částic o průměrné velikosti až 350 pm použít, velmi vysokou rychlost chlazení, v závislosti na tepelné vodivosti a měrné tepelné kapacitě slitiny.
[0075] Rychlé tuhnutí difuzní roztavené slitiny probíhá rychlostí až 104 °C/s nebo až 107 °C/s. Rychlé tuhnutí nastává pomocí rozstřikování, odstředivého lití taveniny nebo tvarování postřikováním, přičemž tato di-fuzní roztavená slitina rychle ztuhne do homogenního předlegovaného práškového materiálu s průměrnou velikostí částic v rozmezí mezi 25 pm a 350 pm.
[0076] Z hlediska termodynamiky, vzhledem k omezenému odvádění tepla danému pomalým přenosem tepla na rozhraní forma-ingot, tuhnutí ingotu obecně probíhá v oblasti rovnováhy znázorněné v příslušných fázových diagramech. V mnoha případech fázové složení slitiny v odlitém stavu limituje dokonalost provedení procesu rozprašování, například když stechiometrie sekundárních fází určuje PTF elektrody, ovlivňující výsledné vlastnosti naprášeného filmu.
[0Q77] Pro přípravu slitin pro rozprašovací elektrody se podle
| • · · ’· | * | ||
| • ·«· | · ·· | • · | • |
| • · · | • · · · | • · | • |
| ·· ·· | ·· ·* | ·* |
předmětného vynálezu používají metody rychlého tuhnutí, přičemž rychlé ochlazování taveniny umožní ztuhnutí jakéhokoliv rozprašovacího materiálu při dosažení mikrostrukturální homogenity, jemnosti a integrity, což jsou vlastnosti vhodné pro další zpracování. Při dané vysoké rychlosti chlazení, které lze dosáhnout při rychlém tuhnutí, dochází k žádoucí nerovnovážné transformaci kapaliny na tuhou látku. Produkty takového rychlého ochlazování zahrnují zcela amorfní tuhou slitinu, slitinu obsahující metastabilní fáze nevyplývající z fázového diagramu a/nebo rozšířené nebo přesycené tuhé roztoky.
[0078] V leteckém průmyslu, jakož i u jiných speciálních aplikací, se používají určité metody rychlého tuhnutí, jako například rozprašování', odstředivé lití taveniny a tvarování postřikováním, neboť procesy na bázi rozprašování jsou- schopné vyrobit předíegované materiály prosté segregace s velmi jemnou mikrostrukturou. Rozložení velikosti částic prášku je obvykle dáno -použitou metodou rozprašování, a pro danou metodu rozprašování je dáno parametry vlastní metody a vlastnostmi kapalné ' slitiny. K výrobě jemnějšího prášku než pomocí odstředivého rozprašování je například známá metoda plynového rozprašování.
[0079] Homogenní předlegovaný prášek se zpevní do plně hutného homogenního materiálu (krok S408). V homogenním předlegovaném práškovém' materiálu se vytvoří alespoň první boridová fáze, přičemž tato první boridová fáze je tvořena C03B nebo směsí boridů C03B a Co2B nebo boridem jiného složení, přičemž velikost boridu je menší než 2 pm. Pokud se týká slitinového systému Co-(5-25 ať.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, primární fáze je v podobě homogenního předlegovaného práškového materiálu, přičemž touto primární fází je rozšířený tuhý roztok tvořený Co-Cr-Xi-Pt • · * · · ♦ · » · · • ·· ·· ·« *· ·« nebo Co-Cr-Xi“X2-Pt obsahující až 2 at.% stříbra (Ag) nebo až
7,5 at % zlata (Au) nebo až 7,5 at.% mědi (Cu), nebo nějakou jinou kompozicí.
[0080] Obrázek 9 je blokové schéma znázorňující zpevňovací krok (krok S408), podle jednoho příkladného znaku předmětného provedeni, přičemž ale mohou být použity i jiné způsoby zpevňování. Konkrétně tento zpevňovací krok (krok S408) začíná (krok S901), a tento homogenní předlegovaný práškový materiál se zapouzdří v kontejneru (krok Ξ902). Kontejner se evakuuje při teplotě mezi 300 °C a 600 °C na úroveň vakua' mezi 10‘2 torr a 103 torr (krok S904), a kontejner se utěsní {krok S905) . Kontejner, je při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C podroben působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec a 45 kilolíbrami na čtvereční palec v tlakové nádobě natlakované izostaticky za tepla (krok S906), a proces končí (krok Ξ907) .
[0081] Vraťme se k obrázku 4, podle něhož u slitinového systému Co-{5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B tento způsob dále zahrnuje krok válcování za tepla plně hutného homogenního materiálu při teplotě menší než je teplota solidu slitinového systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B (krok S409), přičemž krok válcování za tepla může být vynechán, je-li to žádoucí.
Tento plně hutný homogenní materiál se válcuje, za studená (krok S410) a zpracuje se tak, aby vznikla rozprašovací elektroda (krok S411), přičemž postup končí (krok S412).
[0082] K plynovému rozstřikování se používá helium (He) vzhledem k jeho nižší viskozitě a vyšší akustické rychlosti než, výkazuje argon . (Ar), ..takže vznikne mnohem-jemnější prášek. Zvýšením frekvence otáčení disku (otáček za minutu rotations-per-minute - „RPM) u odstředivého rozstřikování nebo zvýšením RPM elektrody u rozstřikování pomocí rotující elektrody se sníží průměrná velikost částic. V mnoha případech *«9 * · ♦ • »· «
• ··· • * · · · p · ··· · · · ♦·· * · · · «·«· ***** ·· «e ·· 9» rozstřikování má vyšší viskozita kapalné slitiny a/nebo vyšší povrchové napětí za následek větší částice. Při rychlém tuhnutí je rychlost chlazení nepřímo úměrná velikosti částic.
Ačkoliv u konečného elektrodového produktu neni úplná amorfizace tuhé slitiny snadno dosažitelná, rychlé tuhnuti vytváří nerovnovážnou mikrostrukturu, která může vydržet většinu tepelných cyklů během zpevňování při vysoké teplotě a termomechanického zpracování.
[0083] Pokud se použije rychlé tuhnutí, dosáhne se větší rozpustnosti v pevném stavu rovné pro zlato (Au) až 18 at.%, jak bylo zjištěno u některých rozstřikem zchlazených slitin Co-Au, přičemž v prudce ochlazených kapalných slitinách Co-Cu obsahuje rozšířený tuhý roztok mědi (Cu) v kobaltu (Co) až 15 at.% mědi (Cu). U kobaltových (Co) slitin obsahujících stříbro(Ag) je možné udržet několik atomů stříbra (Ag) v tuhém roztoku kobaltu (Co), ale u slitin s vysokým obsahem stříbra (Ag) (2 at.% a více), vzhledem k přítomnosti oblasti nemísitelnosti kapalných fází, pravděpodobně stříbro (Ag) ztuhne do zřetelných částic při rozstřikování. Proto je· výhodné vnést stříbro (Ag) prostřednictvím hlavní slitiny, která je zcela mísitelná se stříbrem (Ag) a/nebo se stříbrem (Ag) vytváří přechodnou fázi.
[0084] SEM analýza a analýza mikrosondou prokázaly, že typická mikrostruktura slitiny CoCrPtB v odlitém stavu je tvořena primární dendritickou fázi CoPtCr prostou boru' (B) obklopenou, shlukem menších destiček eutektické fáze obsahující primární fázi CoPtCr a borid C02B. Typická mikrostruktura slitiny Co-(8 at.%)C-r-(7 at.%)Pt(8 at.%)B v odlitém stavu-je znázorněna na obrázku 10. Ze srovnání vyplývá, jak je znázorněno na obrázku 11, že rychlé tuhnutí slitiny na bázi kobaltu (Co) má za následek vznik velmi jemných mikrostruktur, přičemž velikost fáze boridu kobaltu (Co) je výrazně snížena. Rozložení ·«· • · «
• » · · • · ♦· • · · · ·« · v • · « ·· ·« boridové fáze je rovněž vysoce homogenní ve srovnání s rozložením boridové fáze v mikrostruktuře po odlití.
[0085] Fázové složení odlité a rychle ztuhlé slitiny Co-{8 at.%)Cr-(7 at.%)Pt-(8 at.%)B bylo určeno rentgenovou difrakcí, přičemž výsledky analýz jsou sumarizovány v difrakčních obrazech znázorněných na obrázku 12. U slitin v odlitém stavu byly vytvořeny rovnovážné boridy Co2B a Fe2B spolu s odpovídajícími matricemi, · avšak tyto rychle ztuhlé slitiny vytvořily metastabilní boridy C03B. Bylo zjištěno, že tento nerovnovážný borid vykazuje poměrně dobrou tepelnou stabilitu, a nebyl transformován ani po působení vysoké teploty kolem 1250 °C během zpevňování za horka.
[0086] Pokud se týká výsledného zlepšení PTF a homogenity acelkového rozložení boridové fáze, je mnohem vhodnější stechiometrie Co3B. Atomární zlomek kobaltu, při kterém se vytváří boridová fáze ve slitinách v odlitém stavu, je 0,16, zatímco odpovídající atomární zlomek u rychle ztuhlých slitin je 0,24. V souhlase s tím objemové zlomky matricových fází ve slitině kobaltu (Co); která je tvořena feromagnetickými fázemi, je u rychle ztuhlé slitiny podstatně nižší ve srovnání se slitinou v odlitém stavu. Snížení objemového zlomku matrice a zvýšeni objemového - zlomku boridové fáze jsou významné příspěvky ke zlepšení PTF a homogenity. Navíc vyšší objemový zlomek boridové fáze v rychle ztuhlém materiálu je vysoce žádoucí pro dosažení homogenního rozložení boru (B). U slitiny v odlitém stavu byl vytvořen druhý rovnovážný borid Co2B spolu s odpovídající matricí, avšak rychle ztuhlá slitina vytvořila první rovnovážný borid C03B.
[0087] Obrázek 13 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi chrómu (Cr) formulované jako
Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.l)C, podle druhého provedení
9 9 • · ·««
9 9 ·
9 9 ·
99 ’ 9 · • ··· 99«« • · 9 9 < «9 99 • · * · 9 9 9
999 99 99 «» předmětného vynálezu. Tento způsob zahrnuje kroky přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Cr-(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Cr-(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Způsob dále zahrnuje kroky tuhnutí homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu odpovídajícího směsí o složeníCr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
[0088] Konkrétně způsob výroby rozprašovací elektrody na bází. chrómu (Cr) formulované jako Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C začíná (krok S1301); a z většího množství surovin se připraví kompozice odpovídající slitinovému systému Cr-(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny (krok S1302).
[0089] Větší množství surovin se zahřívá za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Cr(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C (krok S 1304). Roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu (krok S1305) a ingot se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina (krok S1306). Difuzní roztavená slitina se nechá rychle ztuhnout do homogenního předlegovaného • « · * · · ft «ft » *··· ·· » · · · · · práškového materiálu (krok S1307) .
[0090] Do homogenního předlegovaného práškového materiálu se přimíchá prášek čistého elementárního chrómu (Cr) (krok S1308). Tento homogenní předlegovaný práškový materiál Cr-(220 at.%)B má mikrostrukturu tvořenou roztokem nebo tuhým roztokem, jako.například přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) a/nebo přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými boridy Cr2B nebo jinými boridy, nebo mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými karbidy Cr23C6 nebo jinými karbidy. U alternativního provedení může být krok přimíchání (krok 1308) vynechán.
[0091] Homogenní předlegovaný prášek se zpevní .do plně hutného homogenního materiálu odpovídajícího směsi o složení Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C (krok S1309). Zpevňovací krok (krok S1309) představuje zapouzdření homogenního předlegovaného práškového materiálu, který se zapouzdří v kontejneru, kontejner se evakuuje při teplotě mezi 300 °C a 600 °C na úroveň vakua mezi 10'2 torr a 10’3 torr, a kontejner se utěsní. Kontejner je při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C podroben působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec a 45 kilolibrami na čtvereční palec v tlakové nádobě natlakované izostatický za tepla. Zpevňovací krok (krok S1309) lze provést i jinými metodami.
[0092] Tento plně hutný homogenní materiál se zpracuje tak, aby vznikla rozprašovací elektroda (krok S1310), a proces končí (krok S1311) . Cr-(13,5 at.%)B v odlitém stavu vykazuje hrubou eutektickou mikrostrukturu obsahující střídající se destičky Cr a Cr2B. Je známé, že hrubé boridy chrómu (Cr) způsobují významnou tvorbu částic během rozprašování, takže by se mělo zamezit tvorbě těchto boridů, pokud se nesníží jejich velikost. Obrázky 14A a 14B znázorňují mikrostrukturu plynem ·« · • ··« • · · · * · · • ··· · · ·*· • · ·· ·· ·· rozstříkané Cr-(13,5 at.%)B, která vykazuje plně rozšířený tuhý roztok bez vytvořené boridové fáze.
[0093] Slitiny Cr-C v odlitém stavu mají tendenci vytvářet hrubé karbidy, které způsobují špatnou opracovatelnost a vytvářejí vady částic během rozprašování. Obrázek 15 například znázorňuje vnitřní mikrostrukturu plynem rozstříkané Cr-{14 at.%)C, u níž rychlé tuhnutí mělo za následek snížení velikosti částic karbidů chrómu (Cr) na přibližně 5 pm.
[0094] Obrázek 16 je blokové schéma znázorňující způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi železa (Fe) formulované jako Fe-(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(3Q-50 at.%)Pt, nebo Fe-{30-55 at.%)Pd, podle třetího provedení předmětného vynálezu. Způsob zahrnuje krok přípravy kompozice odpovídající slitinovému systému Fe-(5-40 at.l)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe(30-50 at.%)Pt nebo Fe-(30-55 at.%)Pd, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto 'Většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Fe-(5-40 at. %) Co-(5-20· at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-{5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a. rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob zahrnuje kroky tuhnutí homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu, válcování za tepla plně hutného homogenního materiálu, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
·· · · · · ·** ··· · · ·· · · ··· • * · · · * · · · · · ··. ·· ·* ·· ·· ·· [0095] Konkrétně způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi železa (Fe) formulované jako Fe-(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B,
Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-{30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd začíná (krok S1601), větší množství surovin se formuluje do kompozice odpovídající slitinovému systému Fe(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny (krok S1602).
[0096] Toto' větší množství surovin se zahřívá za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Fe(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30~50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 ' at.%)Pd (krok S1604). Tato roztavená slitina se nechá ztuhnout do ingotu (krok S1605), a ingot se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina (krok S1606) .
[0097] Difuzní roztavená slitina se nechá rychle ztuhnout do homogenního předlegovaného práškového materiálu (krok S1607) .
V homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří alespoň první boridová- fáze, přičemž tato první boridová fáze je tvořena metastabilním boridem FejB nebo směsí metastabilního boridu FejB a rovnovážného boridu Fe2B nebo boridem jiného složení.
[0098] Tento homogenní předlegovaný prášek se zpevní do plně hutného homogenního materiálu (krok S1609). Zpevňovací krok (krok S1609) představuje zapouzdření homogenního, předlegovaného práškového materiálu, který se zapouzdří v kontejneru, kontejner se evakuuje při teplotě mezi 300 °C a 600 °C na úroveň vakua mezi 10”2 torr a 103 torr, a kontejner ·»«· · * · · ·« ·« ·· ·· se utěsní. Kontejner je při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C podroben působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec a 45 kilolibrami na čtvereční palec v tlakové nádobě natlakované izostaticky za tepla. Zpevňovací krok (krok S1609) lze provést i jinými metodami.
[0099] Plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla (krok S1610). Pokud se týká slitinového systému Fe-(5-40 at.%)Co-(520 at.%)B, tento plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než je teplota solidu. Plně hutný homogenní materiál se zpracuje tak, aby vznikla rozprašovací elektroda· (krok S1612), a postup končí (krok S1614).
[0100] Jak ilustruje obrázek 17, mikrostruktura Fe-(30,6 at.%)Co-(12,8' at.%)B v odlitém stavu obsahuje matrici s uspořádanou strukturou af a borid Fe2B. Ze srovnání vyplývá, jak je znázorněno na obrázku 18, že rychlé tuhnutí slitiny na bázi. železa (Fe) má za následek vznik velmi jemných mikrostruktur, přičemž velikosti fáze boridu Fe jsou významně sníženy. Rozložení těchto boridových fází j^e rovněž vysoce homogenní ve srovnání s rozložením boridů v mikrostruktuře po odlití.
[0101] Obrázek 19 znázorňuje výsledky rentgenové difrakčni analýzy fázového složení odlité a rychle ztuhlé slitiny Fe(30,6 at.%)Co-(12,8 at.%)B. U slitiny v odlitém stavu byl vytvořen rovnovážný borid Fe2B spolu s odpovídající matricí. Rychle ztuhlá slitina naopak vytvořila metastabilní borid Fe3B, přičemž tento nerovnovážný borid vykazuje poměrně dobrou tepelnou stabilitu a nebyl transformován ani po působení vysoké teploty kolem 1100 °C během zpevňování za horka.
[0102] Pokud se týká výsledného zlepšení PTF a homogenity a celkového rozložení boridové fáze, je zřejmé, že je mnohem vhodnější stechiometrie Fe3B. Atomární zlomek železa, při • · a « ·· • · ♦ ·· • *· · · kterém se vytváří boridové fáze ve slitinách v odlitém stavu, je 0,256, zatímco odpovídající atomární zlomek u rychle ztuhlých slitin je 0,384. V souhlase s tím objemové zlomky matricových fází ve slitině železa (Fe), která je tvořena feromagnetickými fázemi, je u rychle ztuhlých slitin podstatně nižší ve srovnání se slitinami v odlitém stavu. Snížení objemového zlomku matrice a zvýšení objemového zlomku boridové fáze jsou významné příspěvky ke zlepšení PTF a homogenity. Navíc vyšší objemový zlomek boridové fáze v rychle ztuhlém materiálu je vysoce žádoucí pro dosažení homogenního rozložení boru (B) .
[0103] 'Obrázek 20 znázorňuje způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi niklu (Ni) formulované jako Ni-(10-50 at.%)P, podle čtvrtého provedení předmětného vynálezu. Tento způsob zahrnuje kroky kompozice odpovídající slitinovému systému Ni-(10-50 at.%)P, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny, a zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Ni(10-50 at.%)P. Tento způsob rovněž zahrnuje kroky tuhnutí roztavené slitiny za vzniku ingotu, opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina, a rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu. Navíc tento způsob obsahuje krok tuhnutí homogenního · předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu, a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
[0104] Konkrétně způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi niklu (Ni) formulované jako Ni-(10-50 at.%)P začíná (krok
S2001), a z většího množství surovin se připraví kompozice • » ·«
9 9 • 9 9«
odpovídající slitinovému systému Ni-(10-50 at.%)P, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny (krok S2002).
[0105] Toto větší množství surovin se zahřívá za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Ni(10-50 at.%)P (krok S2004). Roztavené slitina se nechá ztuhnout do ingotu (krok Ξ2005), a ingot se znovu zahřeje do zcela kapalného stavu, , aby se vytvořila difuzní roztavená slitina (krok S2006).
[0106] Difuzní roztavená slitina se nechá rychle ztuhnout do homogenního předlegovaného práškového materiálu (krok S2007) . Homogenní předlegovaný práškový materiál má mikřostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem niklu (Ni) s méně než 10 pm fosfidy Ni3P, ale mohou vzniknout rovněž i jiné fosfidy.
[0107] Homogenní předlegovaný prášek se zpevní do plně hutného homogenního materiálu (krok . S2009). Tento 'zpévňovací krok (krok S2009) představuje zapouzdření homogenního předlegovaného práškového materiálu, který se zapouzdří v kontejneru, kontejner se evakuuje při teplotě mezi 300 °C a 600 °C na úroveň vakua mezi 10'2 torr a 103 torr, a kontejner se utěsní. Kontejner je při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C podroben působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec a 45 kilolibrami na čtvereční palec v tlakové nádobě natlakované izostaticky za tepla. Zpévňovací krok (krok S2009) lze provést i jinými metodami.
[0108] Plně hutný homogenní materiál se zpracuje tak, aby vznikla rozprašovací elektroda (krok S2010), a postup končí (krok S2012).
φφφφ φ » φ • φφφ φ · φ φφ φ φφ φφφ φφ φ φ φφ. φ φ · φ · «φ φφ φ· ·· [0109] Slitiny Ni-P jsou extrémně křehké vzhledem k vytvoření různých fosfidů niklu (Ni). Velikost fosfidové druhé fáze je určující faktor pro řízení křehkosti. Slitiny v odlitém stavu obsahující více než 10 at.% P jsou obecně velmi křehké a mají vysokou tendenci k praskání při jakékoliv manipulaci při procesu zpracování. Obrázek 21 ukazuje vnitřní mikrostrukturu plynem rozstříkané Ni-(20 at.%)P, čímž se ilustruje, že rychlé tuhnutí umožňuje snížení velikosti intermetalické fáze fosfidu niklu (Ni) na kolem 10 pm. .
[0110] Rychlé tuhnutí umožňuje vytvoření mikrostruktury S' výrazně jemnějšími parametry. Menší velikost zrna a jemně dispergované sekundární fáze jsou žádoucí pro zlepšení procesu rozprašování a minimalizaci emise částic. Navíc na mikroskopické úrovni je mikrostruktura vyvolaná rychlým tuhnutím vysoce chemicky homogenní a odpovídající elektrodový materiál je výborným zdrojem pro nanášení filmu média v rozmezí jeho nominálního složení. Zjemnění mikrostruktury má významný vliv na zmenšení křehkosti slitin obsahujících intermetalické složky. Obecně platí, že křehkost se obnoví, když vysrážené složky intermetalické fáze mají velkou velikost.
[0111] Nerovnovážná povaha transformace kapalíny na tuhou látku při rychlém tuhnutí vytváří potenciál k vytvářeni stechiometricky příznivých sekundárních fází ve smyslu vlivu na rozložení těchto fází a na vlastnosti vlastní elektrody, . jako například na zlepšení PTF a homogenity.
[0112] Způsob výroby, včetně postupu odléváni, návrhu forem a výběru materiálu forem podle předmětného vynálezu představuje účinný a rychlý výrobní proces pro výrobu rozprašovacích elektrod se zlepšenými vlastnostmi. Doba zpracování je výrazně zkrácena, při zachování významných vlastností, jako například ··· « · · · · · · * ♦ ·· · · ··♦ • ·♦ · · · · · • · « · · · ·
4« ·· ·· ·♦ 33 chemické homogenity elektrody, bezkazovosti produktu v celém objemu a PTF.
[0113] Vynález byl popsán pomocí konkrétních příkladných provedení. Tyto příklady je třeba chápat tak, že vynález není omezen na výše popsaná provedení, přičemž odborník v oboru může provést různé změny a modifikace, aniž by došlo k odchýlení se od duchu a rozsahu vynálezu.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (39)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi kobaltu (Co) formulované jako Co-(5-40 at.%)Fe-(5—20 at.%)B, nebo Co(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0, 2-7, 5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)Xz, kde Xi představuje měď (Cu), stříbro (Ag) nebo zlato (Au), a X2 představuje titan (Ti), vanad (V), yttrium (Y), zirkonium (Zr), niob (Nb), molybden (Mo), ruthenium (Ru), rhenium (Rh), lanthan (La),· hafnium (Hf) , tantal (Ta), wolfram (W) nebo iridium (Ir), přičemž tento způsob obsahuje kroky:přípravu kompozice odpovídající slitinovému systému Co<5—40· at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25. at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny;zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Co(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B, nebo Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2;tuhnutí roztavené slitiny'do ingotu;F opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina;rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu;zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu;válcování' plně hutného homogenního materiálu za studená;a zpracování tohoto plhě hutného homogenního materiálu í tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda. j *··· ·♦ ·· ·· ·· ··
- 2. Způsob podle nároku 1> vyznačující se tím, že v případě slitinového systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B tento způsob dále zahrnuje krok válcování plně hutného homogenního materiálu za tepla při teplotě menší než je teplota solidu slitinového systému Co-(5-40 at.%)Fe-(5-20 at.%)B.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok zpevňování dále obsahuje kroky:zapouzdření homogenního předlegovaného práškového materiálu v kontejneru;evakuování kontejneru při teplotě mezi 300 0C a 600 °C na úroveň vakua mezi 10'2 torr a 10“3 torr;utěsnění kontejneru; a podrobení kontejneru působení tlaku mezi 10 kilolibrami na čtvereční palec a 45 kilolibrami na čtvereční palec .při teplotě mezi 300 °C a 1300 °C v tlakové nádobě natlakované izostatický za tepla,
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jedna z tohoto většího množství surovin je tvořena čistým elementárním stříbrem (Ag).
- 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že jedna z tohoto většího množství' surovin je tvořena čistým elementárním stříbrem (Ag) v množství mezi 0,2 at.% a 2,0 at.% .
- 6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím,'že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 962 °C.
- 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jedna z tohoto většího množství surovin je tvořena čistým elementárním zlatém (Au).
* • a « • »·· • · ·· 99 *· »♦ ·· - 8. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1065 °c:
- 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jedna z tohoto většího množství surovin je tvořena čistou elementární mědí (Cu).
- 10. Způsob podle nároku 2,, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1085 °C.
- 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok přípravy kompozice dále obsahuje krok smíchání v poměru předepsaných hmotnostních zlomků předlegovaného prášku hlavní slitiny Ag-Pt, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a elementární platiny (Pt) do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at.%)X2·
- 12. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C.
- 13. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1030 °C.
- 14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok přípravy kompozice dále obsahuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavní slitiny Au-Cr, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-B-Pt a případně X2, a předlegovaného práškového materiálu buď elementárního chrómu nebo hlavní slitiny Co-Cr v • · » · « * i * ··· * · ·♦ · · ··*9 « · · ♦ · · ·· ·· · ··.poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5—25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(1,5-7,5 at.%)Xj a případně (1,5-7,5 at.%)X2.
- 15. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1160 °C.
- 16. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1070 °C.
- 17. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok. přípravy kompozice dále obsahuje krok smíchání předlegovaného prášku hlavni slitiny Cu-Pt, předlegovaného prášku hlavní slitiny Co-Cr-B a případně X2, a elementární platiny (Pt) v poměru předepsaných hmotnostních zlomků do kompozice odpovídající slitinovému systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt-(5-20 at.%)B-(0,2-7,5 at.%)Xi a případně (0,5-7,5 at - %) X2 .
- 18. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než 1186 °C.
- 19. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plně hutný homogenní materiál se válcuje za tepla při teplotě menší než je teplota solidu hlavní slitiny Co-Cr-B.
- 20. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že toto větší množství surovin obsahuje hlavní slitiny čistého elementárního kobaltu (Co), ohromu (Cr), platiny (Pt), boru (B), Xi a/nebo X2, a/nebo Co-Cr, Co-B, Co-Cr-B, Ag-Pt, Au-Cr, a/nebo Cu-Pt .«·« · · · · · 1· • ·*· · · ·· · · ··· ·· ··· · * ··· · · · • * * · * · · ·*·« ·** ·· ·· ·· ·· ··
- 21. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlé tuhnutí difuzní roztavené slitiny probíhá rychlostí až 104 °C/s.
- 22. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlé tuhnutí difuzní roztavené slitiny probíhá rychlostí až 107 °C/s.
- 23. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlé tuhnutí nastává pomocí rozstřikováni.
- 24. Způsob podle nároku 23, vyznačující se tím, že difuzní roztavená slitina se nechá rychle ztuhnout do homogenního předlegovaného práškového materiálu s průměrnou velikostí částic v rozmezí mezi 25 pm a 350 pm.
- 25. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlé tuhnutí nastává pomocí odstředivého lití taveniny.
- 26. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že rychlé tuhnutí nastává pomocí tvarování postřikováním.
- 27. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří alespoň první boridová fáze, přičemž .tato první boridová fáze je tvořena. Co3B nebo směsí boridů C03S a Co2B.
- 28. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost boridu je menší než 2 pm.
- 29. ' Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že v případě slitinového systému Co-(5-25 at.%)Cr-(5-25 at.%)Pt(5-20 at. %)B-(0,2-7,5 at.%)Xi, a případně (0,5-7,5 at.%)X2, se ·· · * ·• »·« · · ··' « · « · · • ·· »· ·· ·· • « * • * ··· • · · v • · * * ·· ·» primární fáze vytvaruje do homogenního předlegovaného práškového materiálu, přičemž touto primární fází je rozšířený tuhý roztok tvořený Co-Cr-Xi~Pt nebo Co-Cr-Xx-X2-Pt.
- 30. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že touto primární fází je rozšířený tuhý roztok tvořený- Co-Cr-Xi-Pt nebo Co-Cr-Xx-X2-Pt obsahující až 2 at.% stříbra (Ag) nebo až 7,5 at.% zlata (Au) nebo až 7,5 at.% mědi (Cu).
- 31. Způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi chrómu (Cr) formulované jako Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C, přičemž tento způsob obsahuje kroky:přípravu kompozice odpovídající slitinovému systému Cr(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny;zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo za parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Cr(7-20 at.%)B nebo Cr-(5-25 at.%)C;tuhnuti roztavené slitiny do ingotu;opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní.roztavená slitina;rychlé tuhnutí této -difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu;zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu odpovídajícího směsi o složení Cr-(2-20 at.%)B nebo Cr-(2-20 at.%)C; a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
- 32. Způsob podle nároku 31, dále obsahující přimíchání prášku čistého elementárního chrómu (Cr) do homogenního předlegovaného práškového materiálu.·”· · ·· · • · ·· · · ··· »· ΜI* ··
- 33. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím, že homogenní předlegovaný práškový materiál Cr-(2-20 at.%)B má mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) a/nebo přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými boridy Cr2B.
- 34. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím, že homogenní předlegovaný práškový materiál Cr-(2-20 at.%)C má mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem chrómu (Cr) se submikronovými karbidy Cr23C6.
- 35. Způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi železa (Fe) formulované jako Fe-{5-40 at. %).Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt nebo Fe-(30-55 at.lJPd, přičemž tento způsob obsahuje kroky:přípravu kompozice odpovídající slitinovému systému Fe(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt nebo Fe-(30-5 5 at.%)Pd, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství -surovin obsahuje čisté prvky nebo hlavní slitiny;Λ zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitirty odpovídající slitinovému systému Fe(5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B, Fe-(5-90 at.%)Ni, Fe-(5-70 at.%)Co, Fe-(30-50 at.%)Pt, nebo Fe-(30-55 at.%)Pd;tuhnutí roztavené slitiny do ingotu;opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina;rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu;zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu;válcování plně hutného homogenního materiálu za tepla; a »· ·” · · · * · · · • ··» · · ·· * 4 ··♦ • a a a a aa aaa a a a *a a * a a a * a a a aaa «a a· aa aaaa zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
- 36.. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím, že, v případě slitinového systému Fe-{5-40 at.%)Co-(5-20 at.%)B se plně hutný homogenní materiál válcuje za tepla při teplotě menší než je teplota solidu.
- 37. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím, že v homogenním předlegovaném práškovém materiálu se vytvoří alespoň první boridová fáze, přičemž tato první boridová fáze je tvořena metastabilním boridem Fe3B nebo směsí metastabilního boridu Fe3B a rovnovážného boridu Fe2B.
- 38. Způsob výroby rozprašovací elektrody na bázi niklu (Ni) formulované jako Ni-(10-50 at.%)P, přičemž tento způsob obsahuje kroky:přípravu kompozice odpovídající slitinovému systému Ni(10-50 at.%)P, z většího množství surovin, přičemž toto větší množství surovin obsahuje čisté prvky nebo hla-vní slitiny;zahřívání tohoto většího množství surovin za vakua nebo parciálního tlaku argonu (Ar) .do zcela kapalného stavu za vzniku roztavené slitiny odpovídající slitinovému systému Ni(10-50 at.%)P;tuhnutí roztavené slitiny do ingotu;opětovné zahřívání ingotu do zcela kapalného stavu, aby se vytvořila difuzní roztavená slitina;rychlé tuhnutí této difuzní roztavené slitiny do homogenního předlegovaného práškového materiálu;zpevňování homogenního předlegovaného práškového materiálu do plně hutného homogenního materiálu; a zpracování tohoto plně hutného homogenního materiálu tak, aby se vytvořila rozprašovací elektroda.
7 V. » t» ·· « * · * · • · v » • · «· « • Μ» » • l i • t · • · • · « • • ft Λ «· ·* « · • » »< - 39. Způsob podle nároku 38, vyznačující se tím, že tento homogenní předlegovaný práškový materiál má mikrostrukturu tvořenou přesyceným tuhým roztokem niklu (Ni) s méně než 10 pm fosfidy NÍ3P.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US70154605P | 2005-07-22 | 2005-07-22 | |
| US11/284,911 US20070017803A1 (en) | 2005-07-22 | 2005-11-23 | Enhanced sputter target manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2006200A3 true CZ2006200A3 (cs) | 2007-06-13 |
Family
ID=37311969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20060200A CZ2006200A3 (cs) | 2005-07-22 | 2006-03-24 | Zlepsený zpusob výroby rozprasovacích elektrod |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US20070017803A1 (cs) |
| EP (1) | EP1746173A3 (cs) |
| JP (1) | JP2007031827A (cs) |
| KR (1) | KR20070012193A (cs) |
| CZ (1) | CZ2006200A3 (cs) |
| MY (1) | MY142962A (cs) |
| SG (4) | SG129345A1 (cs) |
| TW (1) | TW200704798A (cs) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1926260B (zh) * | 2004-03-01 | 2010-10-06 | 日矿金属株式会社 | 表面缺陷少的溅射靶及其表面加工方法 |
| JP4331182B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2009-09-16 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 軟磁性ターゲット材 |
| JP5037036B2 (ja) * | 2006-05-02 | 2012-09-26 | 山陽特殊製鋼株式会社 | ＦｅＣｏ系ターゲット材 |
| JP4907259B2 (ja) * | 2006-08-16 | 2012-03-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Ｃｒを添加したＦｅＣｏＢ系ターゲット材 |
| JP2008121071A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 軟磁性ＦｅＣｏ系ターゲット材 |
| JP5111835B2 (ja) * | 2006-11-17 | 2013-01-09 | 山陽特殊製鋼株式会社 | （ＣｏＦｅ）ＺｒＮｂ／Ｔａ／Ｈｆ系ターゲット材およびその製造方法 |
| KR100856758B1 (ko) * | 2006-11-30 | 2008-09-05 | 희성금속 주식회사 | 미세결정립을 가지는 이리듐 및 루테늄 스퍼터링 타겟제조방법 |
| JP5253781B2 (ja) * | 2007-09-18 | 2013-07-31 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 垂直磁気記録媒体における軟磁性膜層用合金ターゲット材 |
| US20090255808A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | Seagate Technology Llc | Target for efficient use of precious deposition material |
| JP2011021254A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Solar Applied Materials Technology Corp | ホウ素を含むスパッタリングターゲットの製造方法、薄膜及び磁気記録媒体 |
| US9150958B1 (en) | 2011-01-26 | 2015-10-06 | Apollo Precision Fujian Limited | Apparatus and method of forming a sputtering target |
| US10138544B2 (en) | 2011-06-27 | 2018-11-27 | Soleras, LTd. | Sputtering target |
| MY192950A (en) * | 2012-03-09 | 2022-09-19 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Sputtering target for magnetic recording medium, and process for producing same |
| US10337100B2 (en) * | 2014-03-27 | 2019-07-02 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target comprising Ni—P alloy or Ni—Pt—P alloy and production method therefor |
| JP6213342B2 (ja) * | 2014-03-28 | 2017-10-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 磁気記録膜形成用スパッタリングターゲット及びその製造方法 |
| DE102014209216B4 (de) * | 2014-05-15 | 2018-08-23 | Glatt Gmbh | Katalytisch wirksames poröses Element und Verfahren zu seiner Herstellung |
| SG10201507167UA (en) * | 2015-09-07 | 2017-04-27 | Heraeus Materials Singapore Pte Ltd | Co-Based Alloy Sputtering Target Having Boride and Method For Producing The Same |
| JP6660130B2 (ja) * | 2015-09-18 | 2020-03-04 | 山陽特殊製鋼株式会社 | ＣｏＦｅＢ系合金ターゲット材 |
| JP2017057490A (ja) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系合金ターゲット材 |
| CN106636702B (zh) * | 2016-12-05 | 2018-03-13 | 北京科技大学 | 一种低氧含量高合金化镍基母合金及粉末的制备方法 |
| KR101899538B1 (ko) | 2017-11-13 | 2018-09-19 | 주식회사 씨케이머티리얼즈랩 | 햅틱 제어 신호 제공 장치 및 방법 |
| CN110241350B (zh) * | 2019-06-03 | 2020-05-15 | 中盈志合吉林科技股份有限公司 | 含铜钴硼储氢材料及其制备方法和应用 |
| CN111041280B (zh) * | 2019-12-12 | 2021-04-13 | 西安航天新宇机电装备有限公司 | 一种Co-Al-W合金棒材及其制备方法 |
| JP7492831B2 (ja) * | 2020-01-06 | 2024-05-30 | 山陽特殊製鋼株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
| CN113084150B (zh) * | 2021-03-24 | 2023-08-25 | 河南东微电子材料有限公司 | 一种钌钴铼合金粉末的制备方法 |
| JP2023117753A (ja) * | 2022-02-14 | 2023-08-24 | 田中貴金属工業株式会社 | Ｃｏ－Ｃｒ－Ｐｔ－Ｂ系強磁性体スパッタリングターゲット |
| AT18482U1 (de) * | 2024-06-19 | 2025-05-15 | Plansee Se | MoLa-Sputtertarget |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3846084A (en) * | 1973-08-15 | 1974-11-05 | Union Carbide Corp | Chromium-chromium carbide powder and article made therefrom |
| JPS61113759A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタリング用タ−ゲツト |
| JPH0796701B2 (ja) * | 1984-12-12 | 1995-10-18 | 日立金属株式会社 | スパッタ用ターゲットとその製造方法 |
| JPS62174373A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-07-31 | Hitachi Metals Ltd | クロムタ−ゲツト材及びその製造方法 |
| JPH0196379A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-14 | Meidensha Corp | 保護被膜の形成方法 |
| US5462712A (en) * | 1988-08-18 | 1995-10-31 | Martin Marietta Corporation | High strength Al-Cu-Li-Zn-Mg alloys |
| JPH02259067A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-19 | Seiko Epson Corp | スパッタリング用ターゲットの製造方法 |
| US5366691A (en) * | 1990-10-31 | 1994-11-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hyper-eutectic aluminum-silicon alloy powder and method of preparing the same |
| US5435828A (en) * | 1993-12-21 | 1995-07-25 | United Technologies Corporation | Cobalt-boride dispersion-strengthened copper |
| DE19508535A1 (de) * | 1995-03-10 | 1996-09-12 | Leybold Materials Gmbh | Sputtertarget aus einer Kobalt-Basislegierung mit hohem Magnetfelddurchgriff |
| USRE41975E1 (en) * | 1995-10-12 | 2010-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Interconnector line of thin film, sputter target for forming the wiring film and electronic component using the same |
| JP3423907B2 (ja) * | 1999-05-28 | 2003-07-07 | 高橋 研 | 磁気記録媒体及びその製造方法並びに磁気記録装置 |
| US6478902B2 (en) * | 1999-07-08 | 2002-11-12 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Fabrication and bonding of copper sputter targets |
| JP2001026860A (ja) * | 1999-07-14 | 2001-01-30 | Hitachi Metals Ltd | Ｃｏ−Ｐｔ−Ｂ系ターゲットおよびその製造方法 |
| JP2001107226A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Hitachi Metals Ltd | Ｃｏ系ターゲットおよびその製造方法 |
| US6582758B2 (en) * | 2000-03-17 | 2003-06-24 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Process of producing a magnetic recording medium |
| DE10045725B4 (de) * | 2000-09-15 | 2005-05-04 | Wacker Construction Equipment Ag | Zweitaktmotor mit einer Ölschmierung |
| US20020106297A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-08-08 | Hitachi Metals, Ltd. | Co-base target and method of producing the same |
| US6797137B2 (en) * | 2001-04-11 | 2004-09-28 | Heraeus, Inc. | Mechanically alloyed precious metal magnetic sputtering targets fabricated using rapidly solidfied alloy powders and elemental Pt metal |
| US20030228238A1 (en) * | 2002-06-07 | 2003-12-11 | Wenjun Zhang | High-PTF sputtering targets and method of manufacturing |
| JP2004046928A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Sony Corp | 磁気記録媒体 |
| US6759005B2 (en) * | 2002-07-23 | 2004-07-06 | Heraeus, Inc. | Fabrication of B/C/N/O/Si doped sputtering targets |
| US6822008B2 (en) * | 2002-09-06 | 2004-11-23 | Conocophillips Company | Fischer-Tropsch catalysts using multiple precursors |
| JP3725132B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2005-12-07 | 株式会社東芝 | 垂直磁気記録媒体、及びこれを用いた磁気記録再生装置 |
| US7141208B2 (en) * | 2003-04-30 | 2006-11-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Fe-Co-B alloy target and its production method, and soft magnetic film produced by using such target, and magnetic recording medium and TMR device |
| US7282277B2 (en) * | 2004-04-20 | 2007-10-16 | Seagate Technology Llc | Magnetic recording media with Cu-containing magnetic layers |
-
2005
- 2005-11-23 US US11/284,911 patent/US20070017803A1/en not_active Abandoned
-
2006
- 2006-03-22 MY MYPI20061265A patent/MY142962A/en unknown
- 2006-03-24 CZ CZ20060200A patent/CZ2006200A3/cs unknown
- 2006-03-30 TW TW095111296A patent/TW200704798A/zh unknown
- 2006-03-31 EP EP06251827A patent/EP1746173A3/en not_active Withdrawn
- 2006-04-03 SG SG200602208A patent/SG129345A1/en unknown
- 2006-04-03 SG SG200708849-5A patent/SG136143A1/en unknown
- 2006-04-03 SG SG201102040-1A patent/SG170754A1/en unknown
- 2006-04-03 SG SG200708852-9A patent/SG136144A1/en unknown
- 2006-05-01 JP JP2006127314A patent/JP2007031827A/ja not_active Withdrawn
- 2006-05-22 KR KR1020060045561A patent/KR20070012193A/ko not_active Ceased
-
2007
- 2007-08-02 US US11/882,502 patent/US20080050263A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-02 US US11/882,500 patent/US20080014109A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-02 US US11/882,501 patent/US20070269330A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MY142962A (en) | 2011-01-31 |
| TW200704798A (en) | 2007-02-01 |
| SG129345A1 (en) | 2007-02-26 |
| SG136143A1 (en) | 2007-10-29 |
| SG170754A1 (en) | 2011-05-30 |
| US20080014109A1 (en) | 2008-01-17 |
| US20080050263A1 (en) | 2008-02-28 |
| SG136144A1 (en) | 2007-10-29 |
| EP1746173A3 (en) | 2007-05-09 |
| JP2007031827A (ja) | 2007-02-08 |
| US20070017803A1 (en) | 2007-01-25 |
| EP1746173A2 (en) | 2007-01-24 |
| US20070269330A1 (en) | 2007-11-22 |
| KR20070012193A (ko) | 2007-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ2006200A3 (cs) | Zlepsený zpusob výroby rozprasovacích elektrod | |
| KR100668790B1 (ko) | Ｐｔ-ｃｏ 기초 스퍼터링 타겟 | |
| CN112725678B (zh) | 一种含NiCoCr的非等原子比中/高熵合金及其制备方法 | |
| JP2005533182A (ja) | ホウ素／炭素／窒素／酸素／ケイ素でドープ処理したスパッタリングターゲットの製造方法 | |
| KR20080065211A (ko) | 스퍼터링 타겟 및 다수의 재료를 갖는 스퍼터링 타겟의제조방법 | |
| US20080083616A1 (en) | Co-Fe-Zr BASED ALLOY SPUTTERING TARGET MATERIAL AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF | |
| CN105473759B (zh) | Fe‑Co系合金溅射靶材和软磁性薄膜层、以及使用它的垂直磁记录介质 | |
| US20070169853A1 (en) | Magnetic sputter targets manufactured using directional solidification | |
| US10669614B2 (en) | Sputtering target material | |
| CN113825856B (zh) | Ni系溅射靶以及磁记录介质 | |
| JP3525439B2 (ja) | ターゲット部材およびその製造方法 | |
| EP1923481A2 (en) | Enhanced sputter target manufacturing method | |
| JP2000096220A (ja) | ＣｏＣｒ系スパッタリングターゲットおよびその製造方法 | |
| CN109423615A (zh) | 镍铼合金靶材及其制法 | |
| HK1111201A (en) | Enhanced sputter target manufacturing method | |
| HK1111202A (en) | Enhanced sputter target manufacturing method | |
| HK1095609A (en) | Enhanced sputter target manufacturing method | |
| JP2000104160A (ja) | ＣｏＣｒ系下地膜用ターゲット及びその製造方法 | |
| HK1101828A (en) | Magnetic sputter targets manufactured using directional solidification | |
| HK1076843A (en) | Pt-co based sputtering targets and method of fabricating them | |
| HK1064130B (en) | Pt-co based sputtering targets |