CrMo合金的成型方法

文档序号:9919942阅读:686来源:国知局
CrMo合金的成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种CrMo合金的成型方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造领域,真空溅镀是一种常见的制造工艺,真空溅镀的过程通常包括:在真空溅镀设备中,电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氧尚子和电子,电子飞向基片,氧尚子在电场的作用下加速轰击革G材,減射出大量的靶材原子,呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜,而最终达到对基片表面镀膜的目的。
[0003]在真空溅镀过程中经常会使用到CrMo合金靶材。CrMo合金的成型可通过粉末冶金成型工艺获得,粉末冶金成型工艺一般有两种:热压烧结(HP),热等静压成型(HIP)。
[0004]其中热压烧结是将准备好的粉末装在特质模具中,然后置于真空热压炉中,在真空或者惰性气体条件下,在将粉末加热的同时施加一定的外压力,经过一定时间压制成型,此方法制备的CrMo合金易出现致密度不够,内部有气孔的现象。
[0005]热等静压成型法是将准备好的粉末装入一个准备好的包套中,然后在一定温度和真空度下对包套内的粉末进行脱气处理,处理完毕后将装有粉末的包套放入热等静压炉中进行致密烧结。但是粉末在热等静压成型过程的收缩比较大,容易导致烧结过程中包套出现破裂,烧结失败。
[0006]因此,有必要提出一种CrMo合金的成型方法,以克服现有技术的缺陷。

【发明内容】

[0007]本发明解决的问题是提供一种CrMo合金的成型方法,以解决现有CrMo靶材的制作过程中,CrMo合金的均匀性和致密度较差的问题,并提高CrMo合金成型的成功率。
[0008]为解决上述问题,本发明提供一种CrMo合金的成型方法,包括:
[0009]提供Cr粉末、Mo粉末和包套;
[0010]混合Cr粉末和Mo粉末,形成CrMo混合粉末;
[0011 ] 将CrMo混合粉末放置入包套中,对所述CrMo混合粉末进行预压;
[0012]封闭包套并抽真空;
[0013]对所述包套内CrMo混合粉末进行热等静压工艺,使CrMo混合粉末烧结成型,形成CrMo合金;
[0014]拆除包套取出CrMo合金。
[0015]可选的,混合Cr粉末和Mo粉末的步骤包括:提供V型混粉机,V型混粉机具有一V形腔室和转轴,V形腔室能够绕转轴转动;在V型混粉机内混合所述Cr粉末和Mo粉末。
[0016]可选的,混合Cr粉末和Mo粉末的步骤包括:向V形腔室内充入惰性气体,排出V形腔室内的空气,使得V形腔室内的惰性气体气压在0.05Mpa-0.07Mpa的范围内。
[0017]可选的,混合Cr粉末和Mo粉末的步骤包括:在向V形腔室内充入惰性气体之后,使所述V形腔室转动,以混合Cr粉末和Mo粉末,混合Cr粉末和Mo粉末的时间在12?24h的范围内,V形腔室的转速6-8r/min的范围内。
[0018]可选的,混合Cr粉末和Mo粉末的步骤包括:使Cr粉末与Mo粉末的质量比在2:3到3:2的范围内。
[0019]可选的,所述包套顶面设有开口,所述预压的步骤包括:将一模具压块放置于包套顶面的开口中,使模具压块直接压在CrMo混合粉末上,通过压力机对模具压块施加压力,所述压力的方向朝向包套内的CrMo混合粉末;
[0020]封闭所述包套的步骤包括:在所述包套顶面的开口上盖上一盖板,并采用氩弧焊接的方式将所述包套与盖板焊接在一起,使包套封闭。
[0021]可选的,通过压力机对模具压块施加的压力在800?1200牛顿的范围内。
[0022]可选的,在进行预压之前,在包套外增加固定模具,在进行预压工艺的步骤中,所述固定模具将所述包套固定。
[0023]可选的,封闭所述包套并抽真空的步骤包括:将装有CrMo混合粉末的包套进行封闭,并从所述包套上引出脱气管;使抽真空设备与所述脱气管相连,并通过所述脱气管对所述包套进行抽真空。
[0024]可选的,在所述抽真空步骤之后,热等静压工艺之前,所述成型方法还包括:对所述包套进行加热的步骤。
[0025]可选的,所述加热步骤进行至温度达250°C?350°C后,进行保温步骤,所述加热及保温过程中,持续抽真空使包套内的气压小于或等于2 X 10 3Pa,所述保温时间为2?4小时。
[0026]可选的,所述热等静压工艺具体参数为:温度1200°C?1500°C,环境压强10Mpa?150Mpa,并在此温度压强下保温2?5小时。
[0027]可选的,进行所述热等静压工艺的步骤中,所述包套内的气压小于或等于2X10 3Pa0
[0028]可选的,所述包套采用金属或不锈钢材料。
[0029]与现有技术相比,本发明具有以下优点:混合Cr粉末和Mo粉末,形成CrMo混合粉末,CrMo混合粉末中Cr粉末和Mo粉末分布均匀,在混合成CrMo混合粉末之后,先把CrMo混合粉末装入包套内进行预压,CrMo混合粉末已经在压力下收缩,减小了之后热等静压工艺中粉末的收缩量,避免包套出现破损等缺陷,并且CrMo混合粉末在预压之后分布均匀;对所述包套内CrMo混合粉末进行热等静压工艺使CrMo混合粉末成型,形成CrMo合金,之后进行冷却并拆除包套取出CrMo合金,热等静压的工艺过程具有压力均匀性强,并且CrMo混合粉末中Cr原子和Mo原子在均匀分布的基础上能够充分相互扩散,使得CrMo合金的致密度、内部组织结构的均匀性更好,并减小包套出现破损而导致热等静压工艺失败的风险。
【附图说明】
[0030]图1是本发明CrMo合金的成型方法的流程图;
[0031]图2至图7是本发明CrMo合金的成型方法一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0032]如【背景技术】所述,现有的热压烧结(HP)和热等静压成型(HIP)工艺在CrMo合金的成型过程中均容易产生缺陷。
[0033]本发明提供一种CrMo合金的成型方法,先混合Cr粉末和Mo粉末,形成CrMo混合粉末,CrMo混合粉末中Cr粉末和Mo粉末分布均匀,在混合成CrMo混合粉末之后,把CrMo混合粉末装入包套内进行预压工艺,CrMo混合粉末在压力下收缩,减小了之后热等静压工艺中粉末的收缩量,避免包套出现破损等缺陷;之后采用热等静压工艺进行成型,使得CrMo合金的致密度、内部组织结构的均匀性更好,并减小包套出现破损导致热等静压工艺失败的风险。
[0034]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0035]图1所示为本发明CrMo合金的成型方法的流程图,本发明CrMo合金的成型方法大致包括:
[0036]步骤SI,提供Cr粉末、Mo粉末和包套;
[0037]步骤S2,混合Cr粉末和Mo粉末,形成CrMo混合粉末;
[0038]步骤S3,将CrMo混合粉末放置入包套中,对所述CrMo混合粉末进行预压;
[0039]步骤S4,封闭包套并抽真空;
[0040]步骤S5,对所述包套内CrMo混合粉末进行热等静压工艺,使CrMo混合粉末成型,形成CrMo合金;
[0041]步骤S6,拆除包套取出CrMo合金。
[0042]图2至图7是本发明CrMo合金的成型方法一实施例的示意图,以下结合图2至图7,详细介绍本发明的【具体实施方式】。
[0043]参考图2,执行步骤SI,提供Cr粉末201、Mo粉末202和包套101。本实施例所成型的CrMo合金用于制作半导体工艺中的靶材,因此,本实施例中,所述Cr粉末201、Mo粉末202的纯度均为99.9%。但是本发明对所述Cr粉末201、Mo粉末202的纯度不做限制,在其他实施例中,所述Cr粉末201、Mo粉末202的纯度还可以为99%?99.999%范围内的其他值。
[0044]本实施例中,所述包套101的形状为扁平的圆桶状,其剖面的形状如图2所示为矩形,但是本发明对所述包套101的形状不做限制,在其他实施例中,可以为方形或球形,本发明对此不作限制。
[0045]本实施例中,包套101采用不锈钢材料制成,不锈钢材料不容易在加热中氧化,且硬度和韧性都较好,但是本发明对包套101的材料不做限制,在其他实施例中,所述包套101
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