本发明属于溅射靶材制备，涉及一种铜锰合金铸锭及其制备方法与应用。
背景技术：
1、超高纯6n(99.9999％)铜锰合金(cumn合金)常用作集成电路芯片的布线材料，随着集成电路芯片的发展，对铜锰合金靶材的需求越来越大。在大量生产铜锰合金靶材铸锭的过程中，由于生产工艺的特殊要求等原因，只能采用高纯度石墨坩埚制造铜锰合金铸锭。
2、目前，石墨坩埚制造的常用工艺是将高纯铜的电解片放入坩埚中，并将锰片放入加料仓中，待电解铜融化后，再将锰片从加料仓倒入铜液内融化，使二者充分熔化后再进行浇注，最终获得铜锰合金铸锭。
3、现有的铜锰铸锭主要是利用6n电解铜片与5n锰片熔炼制成。由于电解铜片熔化过程中会释放氧气，容易导致锰片的氧化，同时锰片熔化后极易挥发，造成合金成分不稳定，故需采用加料仓分装锰片，待铜熔化完成后再把加料仓里面的锰片投入到铜液里面。
4、然而，在锰片加入的过程中，因设备构造等原因，会有飞溅等现象发生，造成锰片直接溅射到坩埚附近或飞溅出坩埚，从而对坩埚进行腐蚀，大大降低了坩埚使用寿命，同时还增加了铜锰铸锭中的碳含量，降低溅射靶材的品质，并且，锰片和石墨坩埚发生化学反应的生成的产物也会影响铜锰铸锭产品的品质。此外，高纯石墨坩埚成本高昂，且每换一次坩埚至少耽搁15天以上，延长了生产时间，严重影响生产，大大增加生产成本。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铜锰合金铸锭及其制备方法与应用，采用铜料盒内置锰原料并封闭的方式，避免铜熔化时释放的氧气将锰原料氧化，减少锰在熔化时的挥发，解决了加入锰原料时发生飞溅导致合金污染与坩埚腐蚀的问题。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种铜锰合金铸锭的制备方法，所述的制备方法包括：
4、(ⅰ)提供铜料盒，将锰原料置于所述铜料盒内进行真空密封；
5、(ⅱ)将铜原料与步骤(ⅰ)中容纳有锰原料的铜料盒混合后进行熔炼处理，得到铜锰合金熔液；
6、(ⅲ)对所述铜锰合金熔液进行浇铸处理，得到所述铜锰合金铸锭。
7、本发明将锰原料置于铜料盒内并密封，再与铜原料混合熔炼，随着铜原料的熔化，锰原料没入铜熔液内自然熔化，无需采用加料仓，避免直接加入锰原料时发生飞溅造成腐蚀或污染产品；同时，防止铜熔化时释放的氧气将锰原料氧化，减少锰在熔化时的挥发，提高了合金成分的稳定性，能够获得品质更优的铜锰合金。
8、作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅰ)中，所述铜料盒的纯度≥99.9999wt％。
9、优选地，所述锰原料的纯度为≥99.999wt％。
10、优选地，所述锰原料为电解锰片。
11、作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅰ)中，所述真空密封的真空度为≤6.7×10-1pa。
12、优选地，所述真空密封的方法包括：将所述铜料盒由中间开设通孔，将锰原料由所述通孔植入至铜料盒内，随后置于真空室内抽真空，并封堵所述通孔。
13、本发明对于所述封堵方式不作具体限定，可以采用本领域技术人员所熟知的任何方法，示例性地，可采用电子束焊接通孔进行封堵。
14、本发明通过真空密封铜料盒，不仅能够避免锰原料氧化，还减少了锰在熔化时的挥发，避免生成碳化锰污染合金产品，有利于提高合金品质。
15、需要说明的是，本发明对于真空密封过程中采用的保护气体不作具体限定，可以为本领域技术人员所熟知的任何用于抽真空的保护气氛，例如可以是氮气或氩气。
16、作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅰ)中，所述铜料盒与锰原料的质量比为(15～30):1，例如可以是15:1、16:1、18:1、20:1、22:1、24:1、25:1、28:1或30:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17、作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅱ)中，所述铜原料为电解铜片。
18、优选地，所述电解铜片的纯度≥99.9999wt％。
19、优选地，所述铜锰合金熔液中锰的含量为0.2～1wt％，例如可以是0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％或1wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、需要说明的是，本发明中铜料盒与铜原料的品质相同，均采用纯度≥99.9999wt％的高纯铜材料。
21、作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅱ)中，所述熔炼处理包括：将所述铜原料与铜料盒投入石墨坩埚内，升温后进行保温熔炼，使得锰原料与铜原料熔化得到合金熔体，再晃动所述石墨坩埚，使得合金熔体分布均匀。
22、本发明通过将锰原料内置于铜料盒并密封的方式，避免锰原料直接加入接触到石墨坩埚或粘附在石墨坩埚上，造成坩埚的腐蚀，延长了坩埚使用寿命，减少更换坩埚的频率，大大降低生产成本。
23、优选地，所述保温熔炼的温度为1300～1400℃，例如可以是1300℃、1310℃、1320℃、1325℃、1330℃、1340℃、1350℃、1355℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃或1400℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24、优选地，所述保温熔炼的时间为60～240min，例如可以是60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、150min、180min、200min、220min或240min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25、作为本发明一个优选技术方案，所述升温的方式为：以0.2～0.4℃/s的速率升温至300～400℃，并保温10～15min完成一段升温；以0.6～0.8℃/s的速率升温至650～800℃，并保温10～15min完成二段升温；以0.6～0.8℃/s的速率升温至1000～1200℃，并保温5～10min完成三段升温；再以0.3～0.5℃/s的速率升温至保温熔炼所需温度。
26、优选地，所述晃动的频率为4～6次/min，例如可以是4次/min、5次/min或6次/min。
27、作为本发明一个优选技术方案，所述的浇铸处理包括：对所述铜锰合金熔液依次进行静置处理、熔液浇注、冷却处理与脱膜处理，得到所述铜锰合金铸锭。
28、需要说明的是，本发明中对于静置处理、熔液浇注、冷却处理与脱膜处理的方式、处理时间与工艺参数等不作具体限定，可以采用本领域技术人员所熟知的任何静置处理、熔液浇注、冷却处理与脱膜处理的方式，并根据实际情况调整处理时间与工艺参数。
29、为了帮助本领域技术人员更好地了解本发明的整体技术方案及工作过程，本发明示例性地提供了铜锰合金铸锭的制备方法的具体步骤：
30、(1)提供纯度≥99.9999wt％的铜料盒，将所述铜料盒由中间开设通孔，将纯度≥99.999wt％的锰原料由所述通孔植入至铜料盒内，并置于真空室内抽真空至真空度为≤6.7×10-1pa，随后封堵所述通孔；
31、(2)将纯度≥99.9999wt％的铜原料与步骤(1)中容纳有锰原料的铜料盒一同投入石墨坩埚内，以0.2～0.4℃/s的速率升温至300～400℃，并保温10～15min完成一段升温，以0.6～0.8℃/s的速率升温至650～800℃，并保温10～15min完成二段升温，以0.6～0.8℃/s的速率升温至1000～1200℃，并保温5～10min完成三段升温，再以0.3～0.5℃/s的速率升温至1300～1400℃进行60～240min保温熔炼，使得锰原料与铜原料熔化得到合金熔体；
32、(3)以4～6次/min的频率晃动所述石墨坩埚，使得合金熔体分布均匀，得到铜锰合金熔液；
33、(4)对所述铜锰合金熔液依次进行静置处理、熔液浇注、冷却处理与脱膜处理，得到所述铜锰合金铸锭。
34、第二方面，本发明提供了一种铜锰合金铸锭，所述的铜锰合金铸锭采用第一方面所述的铜锰合金铸锭的制备方法制得。
35、第三方面，本发明提供了一种第二方面所述的铜锰合金铸锭的应用，所述的铜锰合金铸锭用于制备铜锰合金靶材。
36、本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
38、本发明提供的一种铜锰合金铸锭及其制备方法与应用，将锰原料置于铜料盒密封并密封，再与铜原料混合熔炼，随着铜原料的熔化，锰原料没入铜熔液内自然熔化，无需采用加料仓，避免直接加入锰原料时发生飞溅造成坩埚腐蚀或污染产品；同时，防止铜熔化时释放的氧气将锰原料氧化，减少锰在熔化时的挥发，提高了合金成分的稳定性，能够获得品质更优的铜锰合金。