本发明涉及靶材制造技术领域，具体的涉及一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材及其加工方法。
背景技术：
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溅射靶材是半导体集成电路制备过程中的重要原材料之一，溅射靶材的要求较传统材料行业高，较高要求或特殊要求包含：表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等等。
磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式,就是用电子枪系统把电子发射并聚焦在被镀的材料上，使其被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离材料飞向基片淀积成膜。这种被镀的材料就叫溅射靶材。溅射靶材有金属，合金，陶瓷，硼化物等，随着其应用的推广，对于超硬、耐磨、防腐的合金膜的需求也越来越多。
中国发明专利CN201510504552.0公开了一种增强镀膜玻璃耐磨和耐腐蚀性能的靶材及其制备方法，靶材的主要成分是锆基材料，旋转靶材用等冷喷涂和等离子喷涂工艺制备，平面靶材用粉末冶金工艺制备靶块，再拼接绑定成大尺寸靶材；靶材结构致密、成分均匀、导电性好；密度为(5.3-5.9)g/cm3，相对密度均＞90％。该靶材具有良好的溅射性能，弧光稳定，溅镀速率为(0.5-1.0)nm*m/min，镀制的锆基膜层作为保护膜，和相邻膜层之间有良好的结合力，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，该方法采用添加保护膜的方式提高耐腐蚀性，使用较局限。
技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，添加非金属成分乙基香兰素，能够显著提高铜锰合金靶材的耐腐蚀及耐磨性能，提高合金靶材的使用寿命，同时本发明提供了该铜锰合金靶材的制备方法，方法简单易操作，绿色高效，具有较高的市场推广前景。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.1-0.4wt％、Mn 0.5-0.9wt％、Sc 0.2-0.7wt％、Nb 0.1-0.2wt％、Zr 0.05-0.06wt％、Cs 0.08-0.12wt％、余量为铜。
优选的，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.2-0.3wt％、Mn 0.7-0.9wt％、Sc 0.2-0.4wt％、Nb 0.1-0.2wt％、Zr 0.05-0.06wt％、Cs 0.08-0.09wt％、余量为铜。
上述耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量配比准备各原料组分；
(2)热锻开坯，之后进行70-90％的冷轧变形，再经过500-600℃的再结晶热处理，保温3-5小时；
(3)升温至700-780℃，添加氩气并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料使用搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材。
优选的，所述步骤(2)在大气或者真空条件下进行。
优选的，所述步骤(3)中升温至765-780℃下添加氩气精炼15-20分钟。
优选的，所述步骤(4)搅拌摩擦加工中搅拌速度为1000-1200转/分钟。
优选的，所述步骤(4)搅拌摩擦加工中对坯料进行水冷。
优选的，所述步骤(4)搅拌摩擦加工中加工后对坯料进行低温去应力退火，退火温度为150-160℃。
乙基香兰素，又称乙基香草醛，是白色至微黄色鳞片结晶性粉末，呈甜巧克力香气及香兰素特有的芳香气，基本上无毒害，广泛应用于香料、化妆品、食品添加剂、医药等行业中。乙基香兰素在药剂制造中主要用作着香剂和香料，多用于含甘油、乙醇作稀释剂的液体制剂，也用于半固体制剂和固体制剂，如乳膏、冲剂等。在食品工业中，使用领域与香兰素相同，特别适用于乳基食品的赋香剂，可单独使用或与香兰素、甘油等配合使用。在日化工业中主要用于化妆品的赋香剂。本发明添加非金属材料乙基香兰素制备得到合金材料，提高靶材的使用寿命。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明添加乙基香兰素作为铜锰合金的组分之一，能够提高铜锰合金靶材在搅拌摩擦加工晶粒细化程度，提高靶材平均粒径尺寸，增加组织取向的随机分布，能够满足集成电路在28nm及12nm工艺制程的需要。
(2)本发明能够显著提高铜锰合金靶材的耐腐蚀及耐磨性能，延长铜锰合金靶材的使用寿命。
(3)本发明铜锰合金靶材的制备方法，方法简单易操作，绿色高效，具有较高的市场推广前景。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.1wt％、Mn为0.5wt％、Sc为0.2wt％、Nb为0.1wt％、Zr为0.05wt％、Cs为0.08wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行70％的冷轧变形，再经过500℃的再结晶热处理，保温3小时；
(3)升温至700℃，添加氩气精炼15分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1000转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为150℃。
实施例2
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.3wt％、Mn为0.9wt％、Sc为0.4wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行90％的冷轧变形，再经过600℃的再结晶热处理，保温5小时；
(3)升温至780℃，添加氩气精炼20分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1200转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为160℃。
实施例3
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.2wt％、Mn为0.7wt％、Sc为0.2wt％、Nb为0.1wt％、Zr为0.05wt％、Cs为0.08wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行70％的冷轧变形，再经过600℃的再结晶热处理，保温3小时；
(3)升温至780℃，添加氩气精炼15分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1200转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为150℃。
实施例4
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.3wt％、Mn为0.9wt％、Sc为0.4wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行90％的冷轧变形，再经过500℃的再结晶热处理，保温5小时；
(3)升温至700℃，添加氩气精炼20分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1000转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为160℃。
实施例5
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.2wt％、Mn为0.8wt％、Sc为0.3wt％、Nb为0.1wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.08wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行70％的冷轧变形，再经过500℃的再结晶热处理，保温5小时；
(3)升温至750℃，添加氩气精炼15分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1200转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为150℃。
实施例6
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.3wt％、Mn为0.9wt％、Sc为0.3wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行80％的冷轧变形，再经过550℃的再结晶热处理，保温4小时；
(3)升温至765℃，添加氩气精炼20分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1200转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为160℃。
实施例7
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.3wt％、Mn为0.8wt％、Sc为0.3wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行70％的冷轧变形，再经过580℃的再结晶热处理，保温3.5小时；
(3)升温至765℃，添加氩气精炼20分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为1100转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到晶粒尺寸大小6-7μm的铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为155℃。
对比例1
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
Mn为0.8wt％、Sc为0.3wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法与实施例7相同。
对比例2
一种耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材，由以下成分按照重量比组成：
乙基香兰素0.3wt％、Mn为0.8wt％、Sc为0.3wt％、Nb为0.2wt％、Zr为0.06wt％、Cs为0.09wt％、余量为铜。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述重量配比准备各原料组分；
(2)大气或者真空条件下进行热锻开坯，之后进行70％的冷轧变形，再经过580℃的再结晶热处理，保温3.5小时；
(3)升温至765℃，添加氩气精炼20分钟，并除去液面浮渣制备得到原始坯料；
(4)对原始坯料在搅拌速度为500转/分钟条件下搅拌摩擦加工进行晶粒细化，得到铜锰合金溅射靶材，在晶粒细化过程中对坯料进行水冷，然后进行低温去应力退火，退火温度为155℃。
实施例制备得到的耐腐蚀耐磨铜锰合金靶材耐腐耐，其耐腐蚀性和耐磨性能见表一所示。
表一：铜锰合金耐腐蚀性和耐磨性能测试结果
本发明实施例制备得到的铜锰合金具有较高的硬度和抗拉强度，耐磨耐腐蚀，同时其寿命可到达4000kwh，具有较高的应用价值。