本发明属于有色金属冶金技术领域，涉及有色金属合金加工成形技术，具体涉及一种用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材及其制备方法。
背景技术：
纯金材料是人类历史最早使用的金属之一，也是最受青睐的贵金属材料，以其独特的颜色和性能，一直以来都是重要的装饰材料及饰品，也是特殊的功能性材料之一。近年来，市场对金的硬度、颜色、及其各种性能要求越来越高，但由于其原材料昂贵导致成本偏高，使其使用受到了一定的制约，因此希望开发出含金量偏低但是部分性能接近于纯金的新材料，并且达到降低黄金使用量，降低成本，同时节约能源的目的。
技术实现要素：
本发明的目的是针对目前市场对纯金色金制品镀膜的需求，开发出一种用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，按照质量百分比的化学组成为：au97.0～99.0％，cu0.5～1.7％，zn0.4～1.0％，ag0.05～0.2％，nd0.03～0.05％，si0.02～0.05％。
所述的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材的色度值为，l＝88.0～89.0，a*值＝6.8～8.3，b*值＝33.0～35.0，硬度值为85～126hv。
所述的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，合金熔炼：
(1)按配比准备au，cu，zn，ag，nd和si作为原料；
(2)将au加热熔化后，向熔化后的au中依次加入cu、ag、si和nd进行熔化，待以上合金元素均熔化后，加入zn；
(3)zn熔入合金后保温精炼使其均匀，获得精炼后的合金；
(4)将精炼后的合金浇入到铜模中，冷却至室温，获得合金铸锭；
步骤2，靶材制备：
将合金铸锭经过真空均匀化退火、轧制、冲压和表面处理，获得用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材。
所述的步骤1(2)中，合金熔化过程在真空感应熔炼炉中完成。
所述的步骤1(3)中，保温精炼温度为950～1000℃，时间为10～15min。
所述的步骤2中，退火、轧制、冲压和表面处理过程根据所需的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材规格尺寸要求进行。
本发明技术方案中，铜(cu)是自然界中唯一具有红色的金属，在金(au)中加入铜元素，可以提高其色度值中的a*值(红度)，因此铜是类纯金色金合金靶材中必加元素之一。实验表明，锌(zn)的添加可以改变合金的流动性，同时提高合金的可加工性，并与铜可形成黄色化合物，其颜色与金色接近，因此锌也是类纯金色金合金靶材中必加元素之一。银(ag)元素能改善金属合金的流动性，并可提高合金的亮度、改善耐蚀性。稀土钕(nd)的添加起到细化晶粒，提高抗腐蚀性能；金属硅(si)可以提升合金的亮度。因此除主要添加元素铜和锌之外，还添加了银、钕、硅等合金元素。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案通过不同合金元素的添加及其成分的变化，并结合相应的制备方法，制备出用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，主要用于功能性零部件以及装饰用品的镀膜。采用本发明的金合金靶材应用于真空磁控溅射镀膜技术中，可获得色泽均匀、表面硬度高的金色膜层，达到与纯金色接近的效果，该金合金靶材色度值范围为：a*＝6.8～8.3，b*＝33.0～35.0，镀膜的色度值范围为：a*＝7.0～8.5，b*＝33.2～36.0，具有一定的市场应用前景。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明实例中采用的金属au的重量纯度≥99.99％，金属cu的重量纯度≥99.99％，金属zn的重量纯度≥99.99％，金属ag的重量纯度≥99.99％，金属nd的重量纯度≥99.95％，金属si的重量纯度≥99.99％。
本发明实例中采用加热炉为中频真空感应熔炼炉。
本发明实例中采用的熔炼坩埚为石墨坩埚。
本发明实例中采用真空气体保护管式炉进行退火，充n2保护。
本发明实例中采用表面抛光处理。
本发明实例中采用美能达700d色差仪进行色度检测。
本发明实例中制备的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材尺寸为58×58×2.0mm。
本发明实例中合金熔化过程中持续进行搅拌。
实施例1
首先将au在中频真空感应熔炼炉中加热熔化，然后依次加入cu、ag、si、nd等金属，当上述金属与au完全充分熔化后，降温加入金属zn，逐渐升温并保温精炼，精炼温度950℃～1000℃，精炼时间10～15min，精炼完毕后将合金液浇入到铜模中，获得合金铸锭。将合金锭经过真空退火热处理、轧制、冲压、表面处理等成形工艺手段，获得一定规格尺寸的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，并在真空磁控镀膜机中进行镀膜实验。用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材成分含量为：97.0wt.％au，1.7wt.％cu，1.0wt.％zn，0.2wt.％ag，0.05wt.％nd，0.05wt.％si，用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材色度值为：l＝88.0，a*＝6.8、b*＝33.0，硬度值为126hv，镀膜色度值为：a*＝7.0、b*＝33.2。
实施例2
首先将au在中频真空感应熔炼炉中加热熔化，然后依次加入cu、ag、si、nd等金属，当上述金属与au完全充分熔化后，降温加入金属zn，逐渐升温并保温精炼，精炼温度950℃～1000℃，精炼时间10～15min，精炼完毕后将合金液浇入到铜模中，获得合金铸锭。将合金锭经过真空退火热处理、轧制、冲压、表面处理等成形工艺手段，获得一定规格尺寸的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，并在真空磁控镀膜机中进行镀膜实验。用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材成分含量为：97.5wt.％au，1.5wt.％cu，0.8wt.％zn，0.12wt.％ag，0.04wt.％nd，0.04wt.％si，用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材色度值为：l＝88.2，a*＝7.1、b*＝33.6，硬度值为112hv，镀膜色度值为：a*＝7.3、b*＝33.9。
实施例3
首先将au在中频真空感应熔炼炉中加热熔化，然后依次加入cu、ag、si、nd等金属，当上述金属与au完全充分熔化后，降温加入金属zn，逐渐升温并保温精炼，精炼温度950℃～1000℃，精炼时间10～15min，精炼完毕后将合金液浇入到铜模中，获得合金铸锭。将合金锭经过真空退火热处理、轧制、冲压、表面处理等成形工艺手段，获得一定规格尺寸的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，并在真空磁控镀膜机中进行镀膜实验。用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材成分含量为：98.0wt.％au，1.0wt.％cu，0.8wt.％zn，0.1wt.％ag，0.04wt.％nd，0.04wt.％si，用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材色度值为：l＝88.5，a*＝7.5、b*＝34.1，硬度值为106hv，镀膜色度值为：a*＝7.7、b*＝34.8。
实施例4
首先将au在中频真空感应熔炼炉中加热熔化，然后依次加入cu、ag、si、nd等金属，当上述金属与au完全充分熔化后，降温加入金属zn，逐渐升温并保温精炼，精炼温度950℃～1000℃，精炼时间10～15min，精炼完毕后将合金液浇入到铜模中，获得合金铸锭。将合金锭经过真空退火热处理、轧制、冲压、表面处理等成形工艺手段，获得一定规格尺寸的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，并在真空磁控镀膜机中进行镀膜实验。用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材成分含量为：98.5wt.％au，0.8wt.％cu，0.58wt.％zn，0.06wt.％ag，0.03wt.％nd，0.03wt.％si，用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材色度值为：l＝88.8，a*＝8.0、b*＝34.5，硬度值为94hv，镀膜色度值为：a*＝8.1、b*＝35.4。
实施例5
首先将au在中频真空感应熔炼炉中加热熔化，然后依次加入cu、ag、si、nd等金属，当上述金属与au完全充分熔化后，降温加入金属zn，逐渐升温并保温精炼，精炼温度950℃～1000℃，精炼时间10～15min，精炼完毕后将合金液浇入到铜模中，获得合金铸锭。将合金锭经过真空退火热处理、轧制、冲压、表面处理等成形工艺手段，获得一定规格尺寸的用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材，并在真空磁控镀膜机中进行镀膜实验。用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材成分含量为：99.0wt.％au，0.5wt.％cu，0.4wt.％zn，0.05wt.％ag，0.03wt.％nd，0.02wt.％si，用于真空磁控溅射类纯金色金合金靶材色度值为：l＝89.0，a*＝8.3、b*＝35.0，硬度值为85hv，镀膜色度值为：a*＝8.5、b*＝36.0。
上述实例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，按照本发明的制备方法，可以得到一系列类纯金色的金合金靶材。在本发明的精神和权力要求保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。