Ni-Fe-W合金靶材及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金制備領(lǐng)域，特別涉及一種Ni-Fe-W合金材及其制造方法，該合金 靶材特別適用于磁控濺射。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人們需要越來越高的數(shù)據(jù)存儲密度，而磁記錄存儲是數(shù) 據(jù)存儲的最主要的方式，這就要求磁性材料中單個記錄位的面積越來越小。20世紀(jì)90年 代，IBM公司運用巨磁電阻（GMR)效應(yīng)，成功地研制出巨磁電阻磁頭，給磁盤技術(shù)帶來革命 性的影響。2004年底，東芝公司公布了全球首款基于垂直磁記錄（PMR)技術(shù)的硬盤驅(qū)動器 (HDD)，面密度達到了 133Gb/in2,這在縱向磁記錄（LMR)技術(shù)條件下幾乎達到超順磁極限。 隨著垂直磁記錄技術(shù)的發(fā)展，目前面密度已達到了lTb/in2,磁記錄的薄膜體系隨之發(fā)展， 所需磁控濺射靶材的品種也不斷變化。目前，常用的鎳基合金有NiCrFe、NiCr等，NiCrFe 或NiCr合金的缺點在于該類合金的軟磁性能差，不利于提高磁盤的容量和讀寫速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種Ni-Fe-W合金靶材及其制造方 法。該靶材具有較好的軟磁性，采用該方法得到的合金靶材的成分控制精確，成分分布均 勻、無偏析，無夾雜，晶粒細小均勻，成品的純度高，磁透率高且各處均勻，該靶材特別適用 于磁控濺射。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0005] -種Ni-Fe-W合金靶材，該合金靶材按原子百分比由以下元素組成：Fe2_20%， W2-15%，Ni65 ~96%。
[0006] 在上述合金靶材中，作為一種優(yōu)選實施方式，所述合金靶材按原子百分比由以下 元素組成：FelO%，W8%，Ni82%。
[0007] -種上述Ni-Fe-W合金靶材的制造方法，依次包括配料步驟，熔煉、鑄錠步驟，鍛 造步驟，熱處理步驟，乳制步驟和機加工生產(chǎn)成品步驟，其中：
[0008] 在所述熔煉、鑄錠步驟中，所述熔煉是采用真空感應(yīng)熔煉，其中精煉時間為5~10 分鐘；在熔煉后的合金液體溫度達到液相線以上50~100°C時進行澆鑄；
[0009] 在所述鍛造步驟中，將鑄錠在1000~1300°C條件下保溫2~4小時后進行鍛造以 得到鍛坯；
[0010] 在所述熱處理步驟中，將鍛坯在1200°c~1350°C條件下保溫12~36小時進行熱 處理；
[0011] 在所述軋制步驟中，將熱處理后的板坯在1000~1250°c條件下保溫1~1. 5小時 后進行熱軋，然后冷卻至室溫并在室溫條件下進行冷軋，所述冷軋的總變形量為50%以上。
[0012]上述方法中，采用真空感應(yīng)熔煉，可以避免夾雜物的引入；在鍛造后，進行高溫固 熔處理，可以消除成分偏析；熱軋后進行交叉冷軋，可以提高靶材磁透率和各處的均勻性。 通過上述制備方法所得Ni-Fe-W合金靶材，純度大于99. 95%，成分控制精確< 0. 2at%，磁透 率大于10%，磁透率偏差小于0. 5%。
[0013] 為了更加詳細的對上述方法進行說明，上述方法可以示例性地描述為：在所述熔 煉、鑄錠步驟中，所述精煉時間可以為6min、7min、8min或9min，在烙煉后的合金液體溫度 達到液相線以上551：、651：、701：、801：或951：時進行澆鑄 ；
[0014]在所述鍛造步驟中，所述鑄錠可以在1000°C、1150°C、1190°C、1230°C、1260°C、 1295°C或 1300°C條件下保溫 2h、2. 5h、3h或 4h;
[0015] 在所述熱處理步驟中，所述鍛坯在1200°C、1220 °C、126(rC、1285 °C、129(rC、 13251：、13201：或 13501：條件下保溫1211、1811、2311、2811、3211、3511或3611小時；
[0016] 在所述軋制步驟中，將熱處理后的板坯在1000°C、1050°C、107(TC、109(rC、 1102°C、1150°C、1180°C、121(rC或1250°C條件下保溫lh、l. 2h或1. 5h后進行熱軋，然后冷 卻至室溫并在室溫條件下進行冷軋，所述冷軋的總變形量可以為50-55%、60-70%、53%、58% 或67%，優(yōu)選為50-70%。
[0017] 在上述方法中，所述配料步驟是指按所設(shè)計的Ni-Fe-W合金靶材的元素含量稱取 Ni(鎳)、Fe(鐵)、W(鎢）金屬原料。作為一種優(yōu)選方式，所述金屬原料均為高純，純度在 99. 95% 以上。
[0018] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實施方式，在所述軋制步驟中，將熱處理后的板坯放 入軋鋼加熱的馬弗爐中在1100~1200°C條件下保溫1~1. 5小時。
[0019] 相比于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有如下的有益效果：采用本發(fā)明的制造方法得 到的合金靶材具有成品成分控制精確，成分分布均勻、無偏析，無夾雜，晶粒細小均勻，成 品的純度高，密度大，磁透率高且各處均勻等優(yōu)點。上述優(yōu)點具體如下：成分控制精確 < 0. 2at%，晶粒度平均不大于100i!m，磁透率在15%以上，磁透率各處偏差小于0. 5%，純度 高達99. 95%以上。該靶材特別適用于磁控濺射，具有較好的軟磁性。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例1制備的Ni-Fe-W合金圓盤的金相組織圖。
[0021]圖2是實施例2制備的Ni-Fe-W合金圓盤的掃描電鏡背散射圖。
[0022] 圖3是對比例1制備的Ni-Fe-W合金圓盤的掃描電鏡背散射圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明并不限于此。
[0024] 以下四個實施例是根據(jù)本發(fā)明所述的Ni-Fe-W合金靶材的制造方法分別制備了 4 批Ni-Fe-W合金圓盤。
[0025] 實施例1
[0026] 本實施例制備的Ni-Fe-W合金圓盤按原子百分比由以下元素組成：Fe2%，W15%， Ni83%。
[0027] 本實施例制備的合金圓盤的規(guī)格為〇 170X6. 35mm。
[0028] 制造方法如下：
[0029] (1)配料：按上述合金靶材成分的設(shè)計要求稱取99. 95%的高純鎳、99. 95%的高 純鐵和99. 95%的高純鎢棒；
[0030] (2)熔煉、鑄錠：將稱好的鎳、鐵和鎢金屬塊放入真空感應(yīng)熔煉爐中，按正常的冶煉 工藝冶煉（即按本領(lǐng)域熟知的工藝進行冶煉)，其中熔煉時真空度為〇.IPa，最高熔煉溫度為 1700°C，精煉時間為lOmin，澆鑄溫度為1580°C;
[0031] (3)鍛造：將熔煉所得錠坯放入馬弗爐中，在1300°C條件下保溫4小時后進行熱 鍛，鍛造后板述的規(guī)格為：220*175*35mm;
[0032] (4)熱處理：將鍛造后的板坯放入馬弗爐中，在1350°C條件下保溫處理30小時，然 后空冷至室溫；
[0033] (5)軋制：將熱處理后的板坯放入軋鋼加熱的馬弗爐中，在1250°C保溫1. 5小時后 進行熱軋，得到規(guī)格為460*177*16. 5mm的板坯；然后自然冷卻到室溫，在室溫下進行冷軋， 冷軋時道次變形量為10%，總變形量為55%，冷軋后板坯的規(guī)格為1000*180*7. 5mm。
[0034] (6)機加工：將冷軋后的Ni-Fe-W合金板坯按尺寸要求機加工，先線切割成規(guī)定尺 寸的圓片，再用車床車成符合尺寸精度的Ni-Fe-W合金靶材。
[0035] 本實施例制備的合金靶材成品的性能參見表1，其金相組織圖參見圖1。從圖1中 可見，晶粒均勻，平均晶粒度小于100Um。
[0036] 實施例2
[0037] 本實施例制備的Ni-Fe-W合金圓盤按原子百分比由以下元素組成：FelO%，W8%， Ni82%。
[0038] 本實施例制備的合金圓盤的規(guī)格為〇 170X6. 35mm。
[0039] 制造方法如下：
[0040] (1)配料：按上述合金靶材成分的設(shè)計要求稱取99. 95%的高純鎳、99. 95%的高 純鐵和99. 95%的高純鎢棒；
[0041] (2)熔煉、鑄錠：將稱好的鎳、鐵和鎢金屬塊放入真空感應(yīng)熔煉爐中，按正常的冶煉 工藝冶煉（即按本領(lǐng)域熟知的工藝進行冶