Ni-Fe-W合金靶材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金制备领域，特别涉及一种Ni-Fe-W合金材及其制造方法，该合金 靶材特别适用于磁控溅射。
【背景技术】
[0002] 随着计算机技术的发展，人们需要越来越高的数据存储密度，而磁记录存储是数 据存储的最主要的方式，这就要求磁性材料中单个记录位的面积越来越小。20世纪90年 代，IBM公司运用巨磁电阻（GMR)效应，成功地研制出巨磁电阻磁头，给磁盘技术带来革命 性的影响。2004年底，东芝公司公布了全球首款基于垂直磁记录（PMR)技术的硬盘驱动器 (HDD)，面密度达到了 133Gb/in2,这在纵向磁记录（LMR)技术条件下几乎达到超顺磁极限。 随着垂直磁记录技术的发展，目前面密度已达到了lTb/in2,磁记录的薄膜体系随之发展， 所需磁控溅射靶材的品种也不断变化。目前，常用的镍基合金有NiCrFe、NiCr等，NiCrFe 或NiCr合金的缺点在于该类合金的软磁性能差，不利于提高磁盘的容量和读写速度。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Ni-Fe-W合金靶材及其制造方 法。该靶材具有较好的软磁性，采用该方法得到的合金靶材的成分控制精确，成分分布均 匀、无偏析，无夹杂，晶粒细小均匀，成品的纯度高，磁透率高且各处均匀，该靶材特别适用 于磁控溅射。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0005] -种Ni-Fe-W合金靶材，该合金靶材按原子百分比由以下元素组成：Fe2_20%， W2-15%，Ni65 ~96%。
[0006] 在上述合金靶材中，作为一种优选实施方式，所述合金靶材按原子百分比由以下 元素组成：FelO%，W8%，Ni82%。
[0007] -种上述Ni-Fe-W合金靶材的制造方法，依次包括配料步骤，熔炼、铸锭步骤，锻 造步骤，热处理步骤，乳制步骤和机加工生产成品步骤，其中：
[0008] 在所述熔炼、铸锭步骤中，所述熔炼是采用真空感应熔炼，其中精炼时间为5~10 分钟；在熔炼后的合金液体温度达到液相线以上50~100°C时进行浇铸；
[0009] 在所述锻造步骤中，将铸锭在1000~1300°C条件下保温2~4小时后进行锻造以 得到锻坯；
[0010] 在所述热处理步骤中，将锻坯在1200°c~1350°C条件下保温12~36小时进行热 处理；
[0011] 在所述轧制步骤中，将热处理后的板坯在1000~1250°c条件下保温1~1. 5小时 后进行热轧，然后冷却至室温并在室温条件下进行冷轧，所述冷轧的总变形量为50%以上。
[0012]上述方法中，采用真空感应熔炼，可以避免夹杂物的引入；在锻造后，进行高温固 熔处理，可以消除成分偏析；热轧后进行交叉冷轧，可以提高靶材磁透率和各处的均匀性。 通过上述制备方法所得Ni-Fe-W合金靶材，纯度大于99. 95%，成分控制精确< 0. 2at%，磁透 率大于10%，磁透率偏差小于0. 5%。
[0013] 为了更加详细的对上述方法进行说明，上述方法可以示例性地描述为：在所述熔 炼、铸锭步骤中，所述精炼时间可以为6min、7min、8min或9min，在烙炼后的合金液体温度 达到液相线以上551：、651：、701：、801：或951：时进行浇铸 ；
[0014]在所述锻造步骤中，所述铸锭可以在1000°C、1150°C、1190°C、1230°C、1260°C、 1295°C或 1300°C条件下保温 2h、2. 5h、3h或 4h;
[0015] 在所述热处理步骤中，所述锻坯在1200°C、1220 °C、126(rC、1285 °C、129(rC、 13251：、13201：或 13501：条件下保温1211、1811、2311、2811、3211、3511或3611小时；
[0016] 在所述轧制步骤中，将热处理后的板坯在1000°C、1050°C、107(TC、109(rC、 1102°C、1150°C、1180°C、121(rC或1250°C条件下保温lh、l. 2h或1. 5h后进行热轧，然后冷 却至室温并在室温条件下进行冷轧，所述冷轧的总变形量可以为50-55%、60-70%、53%、58% 或67%，优选为50-70%。
[0017] 在上述方法中，所述配料步骤是指按所设计的Ni-Fe-W合金靶材的元素含量称取 Ni(镍)、Fe(铁)、W(钨）金属原料。作为一种优选方式，所述金属原料均为高纯，纯度在 99. 95% 以上。
[0018] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述轧制步骤中，将热处理后的板坯放 入轧钢加热的马弗炉中在1100~1200°C条件下保温1~1. 5小时。
[0019] 相比于现有技术而言，本发明具有如下的有益效果：采用本发明的制造方法得 到的合金靶材具有成品成分控制精确，成分分布均匀、无偏析，无夹杂，晶粒细小均匀，成 品的纯度高，密度大，磁透率高且各处均匀等优点。上述优点具体如下：成分控制精确 < 0. 2at%，晶粒度平均不大于100i!m，磁透率在15%以上，磁透率各处偏差小于0. 5%，纯度 高达99. 95%以上。该靶材特别适用于磁控溅射，具有较好的软磁性。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明实施例1制备的Ni-Fe-W合金圆盘的金相组织图。
[0021]图2是实施例2制备的Ni-Fe-W合金圆盘的扫描电镜背散射图。
[0022] 图3是对比例1制备的Ni-Fe-W合金圆盘的扫描电镜背散射图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于此。
[0024] 以下四个实施例是根据本发明所述的Ni-Fe-W合金靶材的制造方法分别制备了 4 批Ni-Fe-W合金圆盘。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例制备的Ni-Fe-W合金圆盘按原子百分比由以下元素组成：Fe2%，W15%， Ni83%。
[0027] 本实施例制备的合金圆盘的规格为〇 170X6. 35mm。
[0028] 制造方法如下：
[0029] (1)配料：按上述合金靶材成分的设计要求称取99. 95%的高纯镍、99. 95%的高 纯铁和99. 95%的高纯钨棒；
[0030] (2)熔炼、铸锭：将称好的镍、铁和钨金属块放入真空感应熔炼炉中，按正常的冶炼 工艺冶炼（即按本领域熟知的工艺进行冶炼)，其中熔炼时真空度为〇.IPa，最高熔炼温度为 1700°C，精炼时间为lOmin，浇铸温度为1580°C;
[0031] (3)锻造：将熔炼所得锭坯放入马弗炉中，在1300°C条件下保温4小时后进行热 锻，锻造后板述的规格为：220*175*35mm;
[0032] (4)热处理：将锻造后的板坯放入马弗炉中，在1350°C条件下保温处理30小时，然 后空冷至室温；
[0033] (5)轧制：将热处理后的板坯放入轧钢加热的马弗炉中，在1250°C保温1. 5小时后 进行热轧，得到规格为460*177*16. 5mm的板坯；然后自然冷却到室温，在室温下进行冷轧， 冷轧时道次变形量为10%，总变形量为55%，冷轧后板坯的规格为1000*180*7. 5mm。
[0034] (6)机加工：将冷轧后的Ni-Fe-W合金板坯按尺寸要求机加工，先线切割成规定尺 寸的圆片，再用车床车成符合尺寸精度的Ni-Fe-W合金靶材。
[0035] 本实施例制备的合金靶材成品的性能参见表1，其金相组织图参见图1。从图1中 可见，晶粒均匀，平均晶粒度小于100Um。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例制备的Ni-Fe-W合金圆盘按原子百分比由以下元素组成：FelO%，W8%， Ni82%。
[0038] 本实施例制备的合金圆盘的规格为〇 170X6. 35mm。
[0039] 制造方法如下：
[0040] (1)配料：按上述合金靶材成分的设计要求称取99. 95%的高纯镍、99. 95%的高 纯铁和99. 95%的高纯钨棒；
[0041] (2)熔炼、铸锭：将称好的镍、铁和钨金属块放入真空感应熔炼炉中，按正常的冶炼 工艺冶炼（即按本领域熟知的工艺进行冶