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CN108746448B - 一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法 - Google Patents

一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法 Download PDF

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CN108746448B CN201810571988.5A CN201810571988A CN108746448B CN 108746448 B CN108746448 B CN 108746448B CN 201810571988 A CN201810571988 A CN 201810571988A CN 108746448 B CN108746448 B CN 108746448B
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Abstract

本发明涉及一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法，包括以下步骤：步骤S1、铸锭准备；步骤S2、对经所述步骤S1得到的所述铸锭进行第一次加热；步骤S3、对经所述步骤S2加热后的所述铸锭进行开坯锻造得到坯料；步骤S4、对经所述步骤S3得到的所述坯料进行降温；步骤S5、对经所述步骤S4得到的所述坯料进行第二次加热；步骤S6、对经所述步骤S5加热后的所述坯料进行第二次锻造得到二次坯料；步骤S7、对经所述步骤S6得到的所述二次坯料进行第二次降温；步骤S8、对经所述步骤S7得到的所述二次坯料进行第三次加热；步骤S9、对经所述步骤S8得到的所述二次坯料进行锻造成型。其优点在于，高纯钛锭产品表面颗粒细腻均匀、无残留，符合靶材生产要求。

Description

一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法
技术领域
本发明涉及金属锻造技术领域，尤其涉及一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法。
背景技术
传统的的锻造方式，为了保证钛以及钛合金锻件在室温和高温下具有良好的综合性能，通常都是在低于β转变温度以下，以中等应变速率进行锻造的。
现有技术锻造后的钛锭产品经车床精车加工后，宏观颗粒粗大，经正常钛靶生产的TMP工艺后，圈内标明的部分会残留在最终产品钛靶上，无法满足半导体用靶材的生产，导致产品批量报废。
因此，亟需一种能够通过锻造，使加工后的高纯钛锭的宏观和胃管组织满足半导体溅射靶材原料的需求的锻造工艺。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、铸锭准备，对铸锭进行修磨；
步骤S2、对经所述步骤S1得到的所述铸锭进行第一次加热；
步骤S3、对经所述步骤S2加热后的所述铸锭进行开坯锻造得到坯料；
步骤S4、对经所述步骤S3得到的所述坯料进行降温；
步骤S5、对经所述步骤S4得到的所述坯料进行第二次加热；
步骤S6、对经所述步骤S5加热后的所述坯料进行第二次锻造得到二次坯料；
步骤S7、对经所述步骤S6得到的所述二次坯料进行第二次降温；
步骤S8、对经所述步骤S7得到的所述二次坯料进行第三次加热；
步骤S9、对经所述步骤S8加热后的所述二次坯料进行锻造成型。
优选地，所述第一次加热的保温温度大于所述第二次加热的保温温度，所述第二次加热的保温温度大于所述第三次加热的保温温度。
优选地，所述步骤S2中，所述第一次加热的条件为：以一定速率加热至900℃～1000℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气。
优选地，所述步骤S2中，以一定速率加热至950℃进行保温。
优选的，所述步骤S2中，所述第一次加热为从0℃或室温开始加热。
优选地，所述步骤S5中，所述第二次加热的条件为：以一定速率加热至750℃～850℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气。
优选地，所述步骤S5中，以一定速率加热至800℃进行保温。
优选地，所述步骤S5中，所述第二次加热为从0℃或室温开始加热。
优选地，所述步骤S8中，所述第三次加热的条件为：以一定速率加热至650℃～750℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气。
优选地，所述步骤S8中，以一定速率加热至700℃进行保温。
优选地，所述步骤S8中，所述第三次加热为从一定温度开始加热。
优选地，所述步骤S8中，所述第三次加热为从500℃～600℃开始加热。
优选地，所述步骤S3中，所述开坯锻造的条件为：2～3次墩粗拔长，锻造比为3～5，变形量为60％～80％。
优选地，所述步骤S6中，所述第二次锻造的条件为：锻造比2～4，变形量为40％～60％。
优选地，所述步骤S9中，使用模具对所述二次坯料进行锻造成型。
优选地，在所述步骤S4中，对降温后的所述坯料进行修磨；和/或
在所述步骤S7中，对降温后的所述二次坯料进行修磨。
优选地，在所述步骤S4和所述步骤S7中，对所述坯料进行降温的方法为空冷降温。
优选地，在所述步骤S1中，分别使用机加工车床和打磨装置修磨所述铸锭。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法，能够使高纯钛锭产品表面颗粒细腻均匀、无残留，符合靶材生产厂家要求；锻造工艺简便，能够根据锻造情况实时对坯料进行修复，有效提高产品的合格率；可以根据客户需求，锻造各种形状和规格的高纯钛锭，适用性广。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的一个优选的实施例，如图1所示，一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法，包括以下步骤：
步骤S1、铸锭准备，对铸锭进行修磨。
在步骤S1中，根据铸锭的表面情况，选择机加工车床和/或打磨装置对铸锭进行修磨。如果铸锭的表面存在大面积缺陷(如褶皱、裂纹、气孔等)，则首先选择机加工车床将大面积缺陷去除，然后再选用打磨装置将表面存在的细小缺陷去除。如果铸锭的表面不存在大面积缺陷，则可以只用打磨装置将表面存在的细小缺陷去除。
在使用打磨装置时，其打磨深度小于1mm，且直径小于50mm。
步骤S2、将步骤S1中进行修磨后的铸锭进行第一次加热。
为了保障铸锭的后续锻造加工，在进行第一次加热时，通常加热温度较高，保温时间较长。
因此，第一次加热的条件为：使用电炉进行加热，并且利用氩气作为保护气，从0℃或室温以一定速率升温至900℃～1000℃，并保温一定时间。
一般来说，升温速率为5℃/min～15℃/min，优选的速率为10℃/min。并且优选地保温温度为950℃～960℃，保温时间1h～3h。
步骤S3、对步骤S2加热后的铸锭进行开坯锻造以得到坯料。
进行开坯锻造时，铸锭需要经过2～3次墩粗拔长，锻造比为3～5，变形量 60％～80％，锻压速度适中，从而能够破碎粗大铸造晶粒。
步骤S4、对步骤S3锻造后的坯料进行降温。
将锻造后的坯料放置在空气中进行自然冷却，以将坯料的温度降至室温。
待坯料的温度降至室温后，观察坯料的表面状况，如果坯料表面存在较大缺陷，则对坯料进行修磨；如果不存在明显缺陷，则可以不进行修磨。
步骤S5、对步骤S4冷却后的坯料进行第二次加热。
对坯料进行第二次加热时，其保温温度略低于第一次加热的保温温度。具体来说，使用电炉进行加热，并且利用氩气作为保护气，从室温以一定速率升温至 750℃～850℃，并保温一定时间。
一般来说，升温速率为5℃/min～15℃/min，优选的速率为10℃/min。并且优选地保温温度为795～805℃，更优选地保温温度为800℃，保温时间1h～3h。
步骤S6、对步骤S5加热后的坯料进行第二次锻造以得到二次坯料。
进行第二次锻造时，需要对锻造条件进行限制，锻造比为2～4，变形量为 40％～60％，将坯料锻造成方坯形式的二次坯料。二次坯料的规格为 230mm～250mm。
步骤S7、对步骤S6锻造得到的二次坯料进行降温。
将锻造后的二次坯料放置在空气中进行自然冷却，以将坯料的温度降至一定温度。
待坯料的温度降至室温后，观察坯料的表面状况，如果坯料表面存在较大缺陷，则对坯料进行修磨；如果不存在明显缺陷，则可以不进行修磨。
步骤S8、对步骤S7降温后的二次坯料进行第三次加热。
对二次坯料进行第三次加热时，其保温温度略低于第二次加热的保温温度。具体来说，使用电炉进行加热，并且利用氩气作为保护气，从一定温度以一定速率升温至650℃～750℃，并保温一定时间。
一般来说，升温速率为5℃/min～15℃/min，优选的速率为10℃/min。并且优选地保温温度为690℃～710℃，更优选地保温温度为700℃，保温时间1h～3h。
在进行第三次加热时，从一定温度进行升温。在本实施例中，优选地是从 550℃～600℃开始升温，而不是从室温进行升温。更优选地是从600℃开始升温至700℃，并在700℃保温一定时间。
步骤S9、对步骤S8加热后的二次坯料进行锻造成型。
在进行锻造成型时，根据产品需要选择相应的模具，将加热后的二次坯料放进模具中锻造完成后得到成品。
在本实施例中，第一次加热和第二次加热均从室温开始以一定速率加热，而第三次加热则不是从室温而是从一定温度开始加热，表明第二次加热并锻造后，降至一定温度后即可进行第三次加热，即第二次锻造后无须降至室温，从而缩短工艺时间，提高锻造效果。
将锻造成型后的成品进行后续靶材生产的TMP工艺，得到的产品表面颗粒细腻均匀、无残留，符合靶材生产厂家要求。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于半导体溅射靶材的高纯钛锭开坯锻造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、铸锭准备，对铸锭进行修磨；
步骤S2、对经所述步骤S1得到的所述铸锭进行第一次加热；
步骤S3、对经所述步骤S2加热后的所述铸锭进行开坯锻造得到坯料；
步骤S4、对经所述步骤S3得到的所述坯料进行降温；
步骤S5、对经所述步骤S4得到的所述坯料进行第二次加热；
步骤S6、对经所述步骤S5加热后的所述坯料进行第二次锻造得到二次坯料；
步骤S7、对经所述步骤S6得到的所述二次坯料进行第二次降温；
步骤S8、对经所述步骤S7得到的所述二次坯料进行第三次加热；
步骤S9、对经所述步骤S8加热后的所述二次坯料进行锻造成型；
其中，所述步骤S2中，所述第一次加热的条件为：从0℃或室温开始以一定速率加热至950℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气；
其中，所述步骤S5中，所述第二次加热的条件为：从0℃或室温开始以一定速率加热至800℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气；
其中，所述步骤S8中，所述第三次加热的条件为：从500℃～600℃开始以一定速率加热至700℃，并保温一定时间；电炉方式加热；保护气为氩气；
其中，所述步骤S3中，所述开坯锻造的条件为：2～3次墩粗拔长，锻造比为3～5，变形量为60％～80％；
其中，所述步骤S6中，所述第二次锻造的条件为：锻造比2～4，变形量为40％～59％；
其中，所述步骤S9中，使用模具对所述二次坯料进行锻造成型；
其中，在所述步骤S4中，对降温后的所述坯料进行修磨；和/或
在所述步骤S7中，对降温后的所述二次坯料进行修磨；
其中，在所述步骤S4和所述步骤S7中，对所述坯料进行降温的方法为空冷降温；
其中，在所述步骤S1中，分别使用机加工车床和打磨装置修磨所述铸锭。
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