本发明属于合金靶材，具体涉及一种低氧含量的铁铬铝合金粉末、靶材及粉末、靶材的制备方法。
背景技术：
1、物理气相沉积(physicalvapordeposition，简称pvd)被广泛地应用在光学、电子、信息等高端产业中，例如集成电路、液晶显示器、工业玻璃、照相机镜头、信息存储、船舶、化工等产业；物理气相沉积中使用的合金靶材则是集成电路、液晶显示器等制造过程中最重要的原材料之一。
2、随着物理气相沉积技术的不断发展，对合金靶材需求量及质量要求日益提高，合金靶材的晶粒越细，成分组织越均匀，其表面粗糙度越小，通过物理气相沉积在硅片上形成的薄膜就越均匀；此外，形成的薄膜纯度与合金靶材的纯度也密切相关，故物理气相沉积后薄膜质量的好坏主要取决于合金靶材的纯度、密度、晶粒度、微观结构等因素。
3、铁铬铝合金作为一种新型的合金靶材，由于具有低的电阻系数、良好的热稳定性和抗氧化性，被广泛地应用于集成电路、液晶显示器等行业领域，因此，铁铬铝合金靶材成为靶材的研究热点之一。
4、现有技术中较少公开有关于铁铬铝合金靶材的技术发展和制备路线，较为相关的有d1：中国专利202210176058.6公开了一种高强度铬铝合金靶材及其制备方法。所述铬铝合金靶材含有铝元素和铬元素，其中铝元素按重量比不小于15％，其特点是具有极高的强度或韧性，易加工成复杂形状，不易发生崩裂或折断。该靶材的制备的主要过程包括铬粉、铝粉及其他掺杂粉末的混合、装包套脱气、热等静压、机加工等。
5、上述专利申请是用于生产铬铝合金靶材的，采用了包套脱气、热等静压等技术制备出高强度的铬铝合金靶材，但是该技术并不适用于铁铬铝合金靶材，原因是添加了铁粉末之后，靶材的特性发生改变，从而使得靶材的致密度等性能要求上升，上述专利申请的制备方法生产出的铬铝合金靶材致密度等性能并不能满足客户的要求，其原因在于，上述技术采用包套脱气的技术方案并不能有效降低靶材中的氧含量，而靶材中的氧主要是来自合金粉末中的氧。
6、粉末中的氧，尤其是颗粒表面氧化膜的厚度、分布状态以及含量都对靶材的性能和溅射薄膜有着很大的影响；氧化膜厚度大、连续分布，会阻碍烧结过程中的陶瓷化进程，降低颗粒间界面结合强度，妨碍液相的铺展润湿性，直接影响着烧结体的致密化程度、强度、韧性等性能指标，进而影响其靶材综合机械性能，影响镀层薄膜的使用性能。
7、因此在制备铁铬铝合金靶材之前，需要先把铁铬铝合金粉末中的氧降低，甚至把氧化膜给去除，从而使得制备出来的铁铬铝合金靶材具有较高的综合性能。
8、基于此，d2：中国专利201810668532.0公开了一种物理球磨金属粉末制取氢能源的方法；将金属粉末置于真空球磨机中，加入少量金属氯化物水溶液及助剂，在氢气保护下进行湿法球磨，通过金属粉末在球磨作用下将氧化层或反应生成的氢氧化物剥离。该方法通过在金属粉末制氢中施加助剂并物理球磨，使得水解制氢反应中生成的氧化物/氢氧化物膜与金属粉末剥离，可有效保证制氢产率和反应速率，并且整个过程操作简单，反应过程为中性，对设备要求低，生产成本低。
9、同时d3：中国专利201810967393.1公开了一种高能球磨增强活化铝制氢材料及其制备方法；所述制氢材料包括以下重量份数的组分：铝粉80～95份、无水柠檬酸或冰醋酸中的至少一种5—20份和有机溶剂0.8～1.2份。本发明采用高能球磨增强与铝粉的接触、碰撞，达到高效去除氧化铝钝化层、提高铝粉活性的目的，用无水乙醇清洗后、雾化干燥得到活化铝粉材料，该材料能有效遇水反应产生氢气。
10、上述d2和d3均公开了球磨和助剂结合可以有效破坏金属粉末的氧化膜，因此可以用于制备低氧含量的铁铬铝合金粉末的技术中，但是实验发现，单纯使用球磨和助剂来破坏铁、铬、铝粉体氧化膜然后用于制备铁铬铝合金靶材的技术方案有一些缺陷：球磨和助剂对铁、铬、铝粉体的破坏并不彻底，上述d2和d3公开的技术方案是仅仅为了破坏氧化膜从而提高金属粉末和氢或水的反应速率，只要氧化膜被破坏一部分就能够有效提高反应速率；而靶材的制备是需要铁铬铝合金粉末的氧含量更低，是需要对铁、铬、铝粉体的氧化膜进行全面的破坏和去除，因此单纯使用球磨和助剂来破坏铁、铬、铝粉体氧化膜并不适用于制备铁铬铝合金靶材。
11、因此，需要研发一种低氧含量的铁铬铝合金粉末的制备方法和低氧含量的铁铬铝合金靶材制备方法。
技术实现思路
1、本发明的目的之一在于，提供一种低氧含量的铁铬铝合金粉末的制备方法，以解决现有技术中对铁、铬、铝粉体的氧化膜破坏和去除并不够彻底，不能够提供更低氧含量的铁铬铝合金粉末的技术问题。
2、同时，本发明还提供了一种低氧含量的铁铬铝合金粉末，可用于制备低氧含量的铁铬铝合金靶材，从而使得铁铬铝合金靶材的致密度等性能有所提升。
3、本发明另一目的在于，提供一种铁铬铝合金靶材的制备方法，能够生产出高致密度、晶粒尺寸细小均匀、铬元素分布无偏析的铬铝合金靶材。
4、同时，本发明还提供了一种铬铝合金靶材，其靶材整体质量优异，具备较好的综合性能。
5、为实现上述目的，本发明提供了一种低氧含量的铁铬铝合金粉末的制备方法，包括如下步骤：
6、步骤1：将液态铁、铬、铝分别依次进行气水联合雾化造粒、烘干、筛分得到铁粉a、铬粉a、铝粉a；
7、步骤2：将铁粉a、铬粉a、铝粉a分别在惰性气体氛围下依次进行球磨、离心分离得到铁粉b、铬粉b、铝粉b；
8、步骤3：将铁粉b、铬粉b、铝粉b在惰性气体氛围下混合得到所述低氧含量的铁铬铝合金粉末；
9、其中，所述步骤1的气水联合雾化造粒中，气雾化采用的气体为惰性气体，水雾化采用的液体是水和微蚀剂的混合液体；所述步骤2中，铁粉a、铬粉a、铝粉a在惰性气体氛围下加入异丙醇或丙酮进行球磨。
10、优选的，所述混合液体中水和微蚀剂的比例为10：1-1.5，所述微蚀剂为硫酸/过氧化氢微蚀剂。
11、优选的，所述步骤1的气水联合雾化造粒中，气雾化的气压为0.1～1mpa，气体喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-80°；水雾化的液体压力为30-200mpa，水的喷射方向与竖直向下方向的夹角为20-80°。
12、更为优选的，所述步骤1的气水联合雾化造粒中，气雾化的气压为0.6-1mpa，气体喷射方向与竖直向下方向的夹角为40-70°；水雾化的液体压力为50-150mpa，水的喷射方向与竖直向下方向的夹角为40-70°。
13、进一步地，所述步骤2中，球磨的具体步骤为：将铁粉b、铬粉b或铝粉b和氧化锆球按质量比为1:5的比例加入球磨罐中，充入惰性气体并加入异丙醇进行球磨，其中球磨转速为200-500r/min，球磨时间为1—5h。
14、本发明同时公开了一种低氧含量的铁铬铝合金粉末，采用上述的低氧含量的铁铬铝合金粉末的制备方法制得，所述铁铬铝合金粉末中铁、铬、铝的质量比为94-97：2-4：1-2。
15、本发明还公开了一种铁铬铝合金靶材的制备方法，包括如下步骤：
16、步骤a：将上述的低氧含量的铁铬铝合金粉末加入粘结剂在惰性气体保护下进行密炼得到混炼均匀的喂料；
17、步骤b：将喂料进行注塑得到靶坯；
18、步骤c：将靶坯依次进行脱脂和烧结得到所述铁铬铝合金靶材；
19、其中，步骤c的具体步骤为：将靶坯放入烧结炉内，以2-5℃/min的升温速度升温至450-600℃保温脱脂2—6h以脱除粘结剂，然后以1-3℃/min的升温速度升温至1380-1530℃保温烧结8—24h得到所述铁铬铝合金靶材。
20、进一步地，所述步骤a的具体步骤为：将低氧含量的铁铬铝合金粉末在惰性气体保护下投入到密炼机中进行搅拌加热，待粉末加热至150-200℃时，加入粘结剂，压下密炼机压头，按照10-30转/min的转速、160-190℃的混炼温度继续搅拌60—120min，得到混炼均匀的喂料。
21、更进一步的，所述粘结剂的量为低氧含量的铁铬铝合金粉末的质量的5％-20％；所述粘结剂由15-30％的石蜡、15-25％的微晶蜡、20-25％的棕榈蜡、15-30％的高分子聚合物以及1-5％的表面活性剂组成；所述分子聚合物为聚乙烯、聚乙烯醇、邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸二甲酯中的一种或多种，所述表面活性剂为硬脂酸、油酸、硬脂酸钙或硬脂酸镁。
22、进一步的，所述步骤b的具体步骤为：将喂料加入注塑机中，螺杆塑化，挤入模具型腔，填充后冷却，通过顶出机构顶出靶坯，获得靶坯；其中，注射压力为20-50mpa，注射温度为180-220℃，冷却时长为5—15s。
23、同时本发明还公开了一种铁铬铝合金靶材，由上述的铁铬铝合金靶材的制备方法制得的铁铬铝合金靶材经过机械加工得到。
24、有益效果
25、与现有技术相比，本发明至少具备以下优势：
26、(1)本发明在气水联合雾化的过程中采用水和微蚀剂组成的混合液体来对铁、铬、铝颗粒进行水雾化破碎，微蚀剂可以有效地点腐蚀铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜，从而初步破坏铁、铬、铝颗粒的氧化膜，再结合球磨技术进一步全面破坏铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜，从而大幅降低铁、铬、铝颗粒的氧含量，制备出低氧含量的铁铬铝合金靶材，提高铁铬铝合金靶材的综合性能。
27、(2)本发明提供了一种低氧含量的铁铬铝合金粉末的制备方法，选择在气水联合雾化的过程中用微蚀剂对铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜进行点腐蚀而非在球磨过程中加入微蚀剂对铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜进行全面腐蚀，可以有效避免铁、铬、铝颗粒被腐蚀和球磨过度导致铁、铬、铝颗粒的球形度下降；在气水联合雾化制备球形度好和平均粒径小的铁、铬、铝颗粒的技术优势下，还能够充分利用气水联合雾化的技术特点采用微蚀剂来腐蚀铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜，从而使得后续球磨工艺将铁、铬、铝颗粒表面的氧化膜脱离得更为彻底，将氧化膜完全脱离出来，从而制备得到低氧含量的铁铬铝合金粉末；
28、(3)本发明采用气水联合雾化来制备球形度好和平均粒径小的铁、铬、铝颗粒，并采用球磨的方式来进一步对铁、铬、铝粉末进行破碎，减小粉末粒径同时降低粉末氧含量、提高铁、铬、铝颗粒的球形度，从而轻微提高铁铬铝合金靶材的性能；
29、(4)本发明提供了一种铁铬铝合金靶材的制备方法，采用注射成型的方式来制备高致密度，高纯度，性能更加优异的靶材，而注射成型技术对原料粉末要求较高，除了要求粒度为微米级，形状接近球形外，也对粉末的粒度分布和振实密度有较高的要求；因此本发明提供的低氧含量的铁铬铝合金粉末能够充分满足注射成型技术对原料粉末的要求，配合本发明的铁铬铝合金靶材的制备方法可以制备出综合性能更为优异的铁铬铝合金靶材。