热等静压技术制备铬钨靶材

随着材料科学的不断发展，材料的结构向二维方向发展为充分发挥材料潜能提供了一种重要途径。薄膜科学是开发新材料和新器件非常重要的领域。靶材是表面镀膜技术中的关键材料，靶材性能的优劣直接影响薄膜性能的好坏，而靶材的性能主要由靶材生产工艺决定。

目前靶材生产方法主要有熔炼法和粉末冶金法。在传统方案中，铬的熔点为1860℃，钨的熔点为3407℃，由于铬、钨两种金属熔点温度相差巨大， 在普通设备条件下，采用常规冶金的方法制备铬钨合金是无法实现的。普通烧结的方法可以制备出铬钨合金，但材料的孔隙率太高，相对密度无法达到靶材的使用要求。

热等静压技术是利用高温及高压，使一个密封的容器内材料致密化的一种工艺。 由于该技术是以高压惰性气体为工作介质，在工件表面均匀施压，对工件任意表面产生相同的作用，可提高材料内部密度均匀性。由于制备材料上的优越性，热等静压广泛应用于消除铸件缺陷，粉末冶金致密化等过程。采用这种方案的步骤包括：

一、粉末还原步骤：钨粉(平均粒径8μm、纯度：99.99％)在850℃ 温度下通入氢气，保温5小时，进行脱氧处理，制得O含量为≤200ppm的脱氧后钨粉，即还原后的钨粉；

二、粉末制备步骤：按上述原子百分比所对应的重量比称取脱氧后钨粉与平均粒径45 μm的99.95％纯度的铬粉，采用高能球磨工艺制取混合均匀的预合金粉末；球料比为20:1， 研磨球为三、硬质合金球，研磨时间为4小时；所得预合金粉末的平均粒径为30～35μm；

四、装包套步骤：将混合好的预合金粉末装入尺寸合适的不锈钢包套中；

五、脱气步骤：将装满的不锈钢包套放置在脱气炉中，加热温度500℃，保温时间20h， 脱气真空度控制在10-3Pa～10-4Pa；

六、热等静压步骤：将脱气完毕的包套封焊后放入热等静压设备中烧结，保温温度为 1450℃，时间5h，压力120MPa；再去除包套获得压制后的坯料；

七、机加工步骤：对压制后的坯料按照图纸进行机加工，清洗后得到所需要的成品靶材。据检测，得到的靶材相对密度达到99％，平均晶粒尺寸≤40μm。

采用热等静压工艺，铬钨靶材尺寸仅受热等静压设备工作室尺寸的限制，所以可以实现靶材尺寸大型化，靶材最大尺寸可以做到1701mm。所制备的铬钨靶材，可用于电极触头材料等镀膜领域，制备具有高硬度、高耐电压强度、低截流值、可替代纯钨的薄膜材料。

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