宽幅钼靶材的生产工艺及控制要点

宽幅钼靶材（宽度≥600mm）主要用于大面积镀膜，其生产工艺以粉末冶金为核心，配合锻造、轧制与机加工，各环节控制要点如下。

一、原料粉末制备

选用高纯钼粉（纯度≥99.95%），费氏粒度控制在2.5–4.5μm。粉末氧含量需低于800ppm，碳含量低于200ppm。粒度分布过宽会导致烧结密度不均，过窄则压制坯体强度不足。混料时加入0.1%–0.3%的镍或钛粉末作为活化剂，降低烧结温度并细化晶粒。

二、压制成型

采用冷等静压成型，压力200–250MPa，保压时间10–15分钟。模具内壁涂硬脂酸锌脱模剂，防止坯体粘模开裂。压制后坯体相对密度需达到55%–60%，密度过低烧结收缩不均，过高则内部应力集中导致开裂。宽幅坯体压制时需控制轴向与径向压力梯度，避免密度差超过3%，否则烧结后弯曲变形量超标。

三、烧结

分两段进行。低温段800–1000℃保温2–3小时，排除吸附气体与润滑剂；高温段1850–1950℃保温4–6小时，真空度优于5×10⁻³Pa。升温速率控制在5–8℃/分钟，过快产生热应力裂纹。烧结后相对密度应≥95%，晶粒度控制在20–50μm。宽幅坯体在烧结托盘上需平放，底部垫钼板，防止自重导致弯曲。

四、锻造开坯

烧结坯在1200–1400℃氢气保护炉中加热，保温1–2小时后进行自由锻或快锻。锻造比不小于4，始锻温度1400℃，终锻温度不低于1000℃。每火次变形量控制在20%–30%，避免单次变形过大产生内部裂纹。锻造方向沿宽度方向延伸，改善横向力学性能。

五、轧制成型

采用多道次温轧，坯料加热至800–1000℃，道次压下量5%–15%。宽幅板材轧制时严格控制辊缝平行度，两侧压下量偏差不超过0.05mm，防止板形跑偏。中间退火温度1000–1200℃，保温1小时，真空或氢气保护，消除加工硬化。总变形量达到60%–80%后，板材晶粒沿轧制方向拉长，再结晶退火后获得等轴细晶组织，晶粒度ASTM5–7级。

六、尺寸精度与表面质量

宽幅靶材厚度公差控制在±0.05mm以内，平面度≤0.1mm/m²。采用平面磨床精加工表面，粗糙度Ra≤0.8μm。边缘倒角R0.5–1.0mm，防止安装时划伤背管。加工过程中使用冷却液，避免局部过热导致氧化。

七、绑定与检测

宽幅靶材需与背板（铜或铝）通过扩散焊接或铟焊绑定，绑定强度≥10MPa，超声波扫描检测绑定率≥95%。成品检测包括化学成分（GDMS法）、密度（阿基米德法）、晶粒取向（EBSD）、内部缺陷（超声C扫描）。宽幅靶材重点检测宽度方向组织均匀性，沿横向取三点测晶粒度，偏差不超过2级。

八、关键控制红线

粉末氧含量超标直接导致烧结坯脆性增加，轧制时边缘开裂；烧结温度偏低致密度不足，溅射过程中易产生颗粒脱落；轧制压下量分配不均引起板形翘曲，后续校平无法完全消除内应力；绑定界面存在空隙会导致溅射时局部过热，靶材开裂。每批次保留工艺参数记录与检测报告，实现质量追溯。