專利名稱：用作沉積源的高密度、低氧Re和Re基固結粉末材料及其制造方法
用^MR源的高密度、^^Re和Re基固結粉^^料及其鬼iJ^^法交叉參考臨時申請
本申i青要求2007年l月8日提交的美國臨時專利申請60/879，418 和2007年4月13日提交的美國臨時專利申請60/907,633的優先權，本文通 過弓i用將其全部公開內容并入。獄領域
—般地，本公開涉及高密度、低氧含量的Re和Re基材料(例 如合金和金屬-陶瓷)以及它們的制造方法。本公開對于沉積源的制造特別有 用，例如濺射耙，其包括Re和ReS^料，該Re和Re ^^料用于 存儲 介質如磁記錄介質制造中薄月MM的沉積。背景駄
在自然界，釕(Ru)僅以有限的數量存在，因it樹Ru和Ru 基材料例如合金的需求超過了它們的供應，Ru和Ru ^t才料例如通常在薄膜 存儲介質如磁記錄介質的生產中被大量^^ 。
典型的含有Ru或Ru基層以及包括垂直定向磁記錄介質21的 薄膜垂直記錄系統20的例子示于圖1中，該垂直定向磁記錄介質21具有相 對厚的軟磁下層、相對薄的硬磁記錄層和單極磁頭，其中參考數字10、 UA、 4、 5和6分別表示非磁性^底、粘合層(任選)、軟磁下層、至少一個非磁 性夾層和至少一個垂直硬磁記錄層。參考數字7和8分別表示單極磁換能器 磁頭(single-pole magnetic transducer head )16的斜及禾口輔助極。
簡要來說，位于至少一個硬磁記錄層6下面的相對薄的夾層5 (也被稱為"中間"層，并在下面詳細描述)由一層或更多層非磁性或基本 圳隨性材料鄉賊，典型為Ru或Ru^^金，并且蝶5的作用為(1)防止 軟磁下層4與至少一個硬記錄層6之間的磁相互作用；(2) iJSi4至少一個硬 磁記錄層6的期望ttM結構',和磁性。
如通過圖1中表示磁通量())路徑的箭頭所示，可見，通量c)) 從單極磁換能器磁頭16的單極7輻射，進入并經過在單極7下面的區 域中的所述至少一層垂直定向的硬磁記錄層6，進入軟磁下層4內并在 其中穿行一段距離，然后從那里出來，并經過單極磁換能器磁頭16的 輔助極8下面區域中的至少一層垂直硬磁記錄層6。垂直磁介質21經 過換能器磁頭16的移動方向由介質21上面的箭頭顯示在該圖中。
繼續參考圖1 ，垂直線9表示層堆疊構成介質21的多晶層 5和6的晶粒邊界。硬磁的主要記錄層6形成在夾層5上，并且盡管每 個多晶層的晶粒可能具有由粒度分布表示的不同寬度(如在水平方向 上所測量)，然而它們總體上處于垂直定位(即，垂直"關聯"或垂直排 列)。
完成層堆疊的是保護性罩面層14，例如類金剛石碳(DLC) 保護性罩面層，其形成在硬磁層6之上；以及潤滑劑面涂層15，如全 氟聚乙烯材料面涂層，其形成在所述保護性罩面層之上。
基底IO典型地是磁盤狀的，并且由非磁性金屬或合金構 成，例如，Al或Al基合金，如在其沉積表面上具有Ni-P電鍍層的 Al-Mg，或者基底10由合適的玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷、高分子材料或 這些材料的復合材料或層壓物構成。任選的粘合層UA如果存在可以 包括可達約40A厚的材料層，如Ti或Ti合金。軟磁下層4典型地由約 500至約4,000 A厚的軟磁材料層構成，所述軟磁材料選自Ni、NiFe (透 磁合金)、Co、 CoZr、 CoZrCr、 CoZrNb、 CoFeZrNb、 CoFe、 Fe、 FeN、 FeSiAl、 FeSiAlN、 FeCoB、 FeCoC等。
位于硬磁記錄層6下方的夾層5在某些類型的介質形成中起著 關鍵性作用(見下)，這些類型的介質例如具有顧宜記錄性能和穩定性能的 粒狀垂直磁記錄介質，并且夾層5典型地包括可達約300 A厚的一層或 多層非磁性材料(一種或多種)，如Ru、TiCr、Ru/CoCr37Pt6、RuCr/CoCrPt 等。
至少一層硬磁記錄層6具有垂直磁各向異性，典型地由約 100至約250 A厚的Co基合金(一種或多種)層(一層或多層)構成， 其包括一種或多種選自Cr、 Fe、 Ta、 Ni、 Mo、 Pt、 V、 Nb、 Ge、 B和 Pd的元素、 一氮化二鐵或氧化物，并皿常形成于(例如，如通過濺射沉積)非磁性(或至多弱磁性)結晶夾層5上，典型為；^/ -構造層，其增強了垂直于膜平面的上面Co基粒狀磁記錄層6的Co <0002>晶體織構， 從而產生了非常高的垂直各向異性。結果是，夾層5在表現出最適宜 記錄和穩定性能的粒狀垂直磁記錄介質的形成中是必需的。
盡管在高性能 存儲應用的帝1臘中，例如如上述的粒狀垂直磁記錄介質的制造中，Ru和/或Ru基合金夾層5所起的關鍵作用，但不斷 增加的對Ru及其合金的需求卻超出了 Ru的供給能力，所以有必要開發其它 更充足的并因此更低價糊一磁性材料，用于形成磁記錄介質的夾層。特別是， ^(Re)和Re基材料例如Re基合金作為Ru和其合金的潛在替代物，用作薄膜 沉積源如，賴寸耙，已引起、注意。
考慮到戰，對于帝隨高密度、低氧含量的Re和Re St辨斗(例 如Ru基合金)的赫有效方法存在明顯的需求，該Re和ReSt才料適合用 作沉積源如f謝耙，用于制造具有提高的穩定性和最適宜磁性的高面記錄密 度、高性能的磁記錄介質。發明內容
本公開的一個優勢是用于形成包括Re和含Re材料的高密度、 低含氧量的固結粉*#料的，方法。
本公開的進一步優勢^于形;^冗積源如，魅才耙的^a方法，該沉積源包括含有Re和含Re材料的高密度、低^ft量的固結粉^^才料。
本公開的另一賴勢是改進的包括辦卩含錸材料的高密度、低 含氧量固結粉^t才料。
本公開的另外一個優勢是改進的沉積源，如濺射耙，其包括包 含Re和含Re材料的高密度、低，量的固結粉^^才料。
本公開的另夕卜的優勢和其他特征在下面的描述中提供，并部分 地對于本領域普通技術人員查閱了下面內容之后，將是顯而易見的，或者可 以從本公開的實踐中學到。本公開的優勢可以被認識到和獲得，正如在所附 權利要求中被具體指出。
根據本公開的一個方面，M^ii的方法，部分獲得前述的和 另外的優勢，該方 跑括如下步驟(a) JH共Re粉末原料，或者Re粉末原料和至少一禾中附加的粉:^指斗;(b) 至少f妙斥述的Re粉末進行第一次脫氣處理，以降低其中的含氧量；(c) 提高已脫氣Re粉末或者已脫氣Re粉末與所述至少一種附加粉末 材料的混合物的密度，從而形成生坯(greenbillet);(d) 使所述的生i，行第二次脫氣處理，以進一歩降低其中的含氧量；和(e) 固結所述的生坯，形成固結材料，該固結材料具有大約95%以上 的理論密度，和對于Re，具有大約200ppm以下的低含氧量，以及對于由混 合物形成的ReSt才料，具有大約500ppm以下的低含氧量，不包括非金屬化 合物和域陶瓷中的氧。
雌地，步驟(e)包括固結戶脫的生坯和形成固結材料，該固 結材料具有大約99%以上的理論密度，和對于Re，具有大約lOOppm以下的 低含氧量，以及對于由混合物形成的Re基材料，具有大約200ppm以下的低 含氧量，不包括非金屬化，和減陶瓷中的氧。
根據本公開的實施方式，該方法進一步包括如下步驟(f) 由固結材料形成至少一個沉積源；如形成至少一個W"耙。
依照本公開的實施方式，步驟(c)包括如通過冷等靜壓加工(CIP)或者冷機MS制，形成包含脫氣Re粉末或混合物的坯，；以及步驟(d)包括在將坯與H2氣織蟲的同時，使該坯傲寺在高溫下。
根據本公開的某些實施方式，步驟(e)包括以下步驟(ei) 將該±錢寸駄一個容器中；禾。(A)對i^寸裝的腿行熱等靜壓加工(HIP) 以形成固結材料；然而根據本公開的其他實施方式，步驟(e)包括步驟(e,) 使該i碰行真空熱壓處理(VHP )赫火花等離子體燒結(SPS )，以超1」<^7% 的理論密度；和(ez)使鄉，P此處理的坯進行熱等靜壓加工CHIP)以形成 具有>~97%理論密度的固結材料。
根據本公開的某些實施方式，步驟(a)包括提供Re粉末原料； 以及步驟(e)包括形成具有100。/適論密度且^m量在大約lOOppm以下的 固結Re材料；然而，根據本公開的其它實施方式，步驟(a)包括衝共Re 粉末原料和預定量的至少一種附加粉末材料，該附加粉^t才料包括至少一種 過渡金屬元素X;和步驟(e)包括形成具有式Re-X的固結材料，其包Jgf頁 定比例的Re和至少一種過^^屬。例如，步驟(a)包括JI^共預定量的至少 —種附加粉末材料，該附加粉^M料包括至少一種31^度金屬，該3^度金屬選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr;和步驟(e)包括形成固結的Re-X材料，該Re-X 材料具有大約99.0%以上的理論密度、大約200ppm以下的含氧量、Re相、 X相和Re-X相。
仍根據本公開的其它實施方式，步驟(a)包括提供Re粉末原料 和預定量的至少一禾中附加粉^t才料，該附加粉^t指斗包括至少一種材料Y， 材料Y選自非金屬元素、非金屬化合物和陶瓷材料；和步驟(e)包括形成式 Re-Y的固結材料，其包Mf頁定比例的Re和至少一種非金屬元素、非金屬化 合物或陶瓷材料。例如，Y是至少一種碳化物或氮化物或Ti、 Si或Mg的氧 化物。
仍根據本公開的另夕卜個實施方式，步驟(a)包括掛共預定量 的Re粉末原料、預定量的包括至少一種逾度金屬元素X的至少一種附力嫩 末材料和預定量的包括至少一種材料Y的至少一種附加粉^^"料，該材料Y 選自非金屬元素、非金屬化合物和陶瓷材料；和步驟(e)包括形成具有式 Re-X-Y的固結材料，其包^ 頁定比例的Re、戶/MM少一種逾度金屬元素X 和戶艦至少一種非金屬元素、非金屬化^tl或陶瓷材料Y。例如，X ^M少 —種選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr的過渡金屬以及Y^M少一種碳化物或氮 化物或Ti、 Si或Mg的氧化物。
本公開的實施方式包括其中的步驟(cHe)被單步工藝替換的那 些實施方式，戶皿單歩丄藝例如選自下述的工藝真空熱壓處理(VHP)、火花 等離子體燒結(SPS)、微波燒結、大氣壓H2燒結和真空H2燒結。
本公開的另一方面是改進的沉積源，其包括固結的Re粉末材 料，該粉末材料具有大約95%以上的理論密度和大約200ppm以下的賴量， 優選為大約99%以上的理論密度和大約100ppm以下的含氧量，更優選為 100%的理論密度。
本公開的進一步的方面是^da的包括固結Re-X粉5^才料的沉 積源，其中X為至少一種過^^屬元素，該固結Re-X粉Jl^才料具有大約95% 以上的理論密度、大約500ppm以下的，量、Re相、X相和Re-X相。優 選地，該固結Re-X粉^t指斗具有大約99%以上的理論密度和大約200ppm以 下的賴量。^ 度金屬元素Xtfc^自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr。
仍為本公開的另外一方面，是艦的包括固結Re-Y粉^t指斗 的沉積源，其中Y為至少一種非金屬元素、非金屬化合物或陶瓷材料，該固結Re-Y粉末材料具有大約95%以上的理論密度和大約500ppm以下的含氧 量，不包括非金屬化合物和威陶瓷中的氧， 具有大約99%以上的理論密 度和大約200ppm以下的錄量，不包括非金屬化合物和/或陶瓷中的氧。Y 優選為至少一種碳化物、氮化物或Ti、 Si和Mg的氧化物。
本公開的另夕卜一個方面是，的包括固結Re-X-Y粉^t才料的 沉積源，其中X為至少一種過渡金屬元素和Y為至少一種非^屬元素、非金 屬化合物或陶瓷材料，該固結Re-X-Y粉末材料具有大約95%以上的理論密 度和大約500ppm以下的含氧量，不包括非金屬化合物和/或陶瓷中的氧，優 選為大約99%以上的理論密度和大約200ppm以下的M量，不包括非金屬 化合物和/或陶瓷中的氧。itt地，該至少一種逾度金屬元素X選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr;和Y為至少一種碳化物或氮化物或Ti、 Si或Mg的氧化物。
從以下的詳細說明，本公開的其它優勢和方面對本領域技術人 員來說將容易變得顯而易見，其中只是M闡明考慮用于實施本公開的最佳 方式，對本方法的實施方式進行展示和說明。如將要說明的，本公開能夠具 有其它的和不同的實施方式，并且其數個細節容易在不同的明顯的方面進行 修改，所有這些均不背離本公開的精神。因此，附圖和說明均應被本質上視 為說明性的，而不是限制性的。
當與下述附圖結合起來閱讀時，本公開的實施方式的下列詳細 描述可以被最好的理解，其中的各種特征(如層)不一定按比例繪制，而是被會魏似便最佳地圖解說明相關的特征，其中
圖1以簡化的剖視圖示意性圖解了磁記錄存儲和檢索系統的一 部分，該系統由垂直磁記錄介質和對及換能M頭構成。
圖2和3為顯示根據本公開的一個實施方式形成的、包含Re-50 at. %Co固結粉Jl^才料的鵬t耙的微觀結構的顯微照片；
圖4為顯示根據本公開的另一個實施方，成的、包含Re-15 at. %Mo固結粉斜才料的M"耙的^X見結構的顯微照片；
圖5為顯示1^據本公開的又一個實施方，成的、包含Re-20 at.%W固結粉^t才料的濺射耙的微觀結構的顯徵照片；
圖6為顯示根據本公開的再一個實施方鄉成的、包含Re-25at.%Cr固結粉^^才料的MI寸耙的微見結構的顯微照片；禾口
圖7為顯示根據本公開的進一步實施方式形成的、包含Re-50 at. %Ru固結粉^^料的濺射耙的微觀結構的顯微照片。
本公開的一個目的是jlj共改進的Re和ReSW料，以在穩定的、 高性能、高面記錄密度的磁記錄介質如粒狀垂直磁記錄介質的制造中用作薄 膜層，以及其它應用。獲得這類高性能介質的一個重要要求是形成具有良好 隔離的細晶粒結構以及大的垂直磁各向異性&的硬磁粒狀垂直記錄層。
如戰所示，在這類介質中，粒狀垂直磁記錄層常常沉積在非 磁性的或弱磁性的結晶Ac;7基夾層上，典型為Ru或Ru齢金層，其增強了 垂直于膜平面的Co基硬磁記錄層的Co <0002>織構，從而導致高的垂 直磁各向異性Ku。
本公開基于這種認識Re和Re基層，就Re相對于Ru的相 對豐度、在室溫下Re和Re基材料的fcp晶體結構和導致阻止在其與含氧粒 狀垂直磁性合金層的分界面處形成氧化物的相對惰性而言，使它們成為替代 Ru和Ru齢金材料的優異的、經濟可行的f魏者，作為形成磁記錄介質、 特別是粒狀垂直介質的，。
在這方面，重要的是，要注意粒狀垂直磁記錄介質的夾層 不僅起著增強覆在上面的粒狀磁記錄層的晶體織構的作用，而且當粒 狀磁記錄層在具有細化粒度的夾層上取向生長時，也可有助于其粒度 細化。此外，夾層與覆在上面的粒狀記錄層之間緊密的晶格匹配確保 基本無缺陷的界面在它們之間形成，這降低了面內磁化的可能性。
簡言之，根據本公開的關鍵特征，Re和ReS^料具有-高密度，也就是，大約95%以上的理論密度，雌為大約99%以上的 理論密度；和-低賴量，也就是，對于純Re，大約200ppm以下，對于ReS^才料大 約500ppm以下(不包括非金屬化，和/或陶瓷中的氧)，優選為對于純Re 大約100ppm以下，對于Re S^料大約200ppm以下(不包括非金屬化合物 和/或陶瓷中的氧)。
本公開考慮的Re和Re St才料包括-純Re，也就是10(T/。Re;—Re-X，其中X為至少一種j^度金屬元素，如Mo、 Co、 Ru、 W、 Cr; -Re-Y，其中Y為至少一種非金屬元素、化合物、或陶瓷材料，如Ti， Si禾口Mg的氧化物，以及碳化物和氮化物；禾口 -Re-X-Y，其中X和Y如上定義。
高密度、低含氧量的Re和Re基材料的制造弓i起了許多重大的 挑戰，包括一Re的高熔點(3180°C)造成曉結困難；-通常獲得的Re粉末(艦化學還原過程制造)具有非常低的填充密度， 也就是，約14%識的理論密度，這在固結加工過程中導致高的收縮率，造 成破裂和不可預測的變形；-Re粉末，其典型具有高表面積，趨向獲取氧，即使在環境條件中；結 果是，M常的處理中難于f親Re粉末中的低氧7K平；禾口-低錄量，例如上述指定的低含氧量，是沉積源如MIKg行良好所 需要的。
簡要的說，根據用作沉積、源(如領錢寸耙)的高密度、低含氧 量Re和Re基材料的本形成方法，重要步驟包括1、 斷氐初始Re或Re基粉末原料的含氧量，以形成具有降低氧水平的 脫氣的未加工材料(greenmaterial);2、 固結該未加工材料以形成固結材料，該固結材料具有大約95%以上 的理論密度，iM為約99%以上的理論密度，和低的賴量，也就是，對于 純Re在大約200ppm以下，對于Re St才料在大約500ppm以下(不包括非 金屬化合物和/或陶瓷中的氧)，優選為對刊屯Re在大約100ppm以下，對于 Re St才料在^J勺200ppm以下(不包括非金屬化^tl和/或陶瓷中的氧)；和3、 從固結材料形成至少一個沉積源(如，謝耙)。
根據本公開的某些實施方式，用于固結未加工材l斗的步驟2包 SS行多個步驟，按 :W包括2A、增加脫氣未加工材料的密度，如m冷等靜壓加工(CIP)或冷2B、進一iM31氫氣(H2)處m已增加密度的未加工材料脫氣，以MiW除去倒可的表面OTn進一步^^未加工材料粉末顆粒中的，量；和2C、固結該進一步脫氣的未加工材料。
根據步驟2C中對進一步脫氣材料進行固結的第一可選方法， 將脫氣未加工材料的坯封裝到一個容器中，然后進行熱等靜壓加工(HOP); 而根據固結進一步脫氣材料的第二可選方法，對脫氣未加工材料的坯進行真 空熱壓處理(VHP)或火花等離子體燒執SPS)，以獲得<~97%的理論密度，然 后對這樣處理后的坯進行熱等靜壓加工(H1P)，以形成具有>~97%理論密度的 固結材料。
然而，根據本公開的其它實施方式，固結脫氣未加工材料的步 驟2ffiM可選的方法進行，使得步驟2A-2C由單個步驟皆代，該單個步驟例 如通過如下進行真空熱壓處理(VHP)、火花等離子體燒結(SPS)、微波燒結、大氣壓H2燒結、或真空H2燒結。
更詳細的說，根據本公開，步驟1中提供的初始粉末的粒度分 布(PSD)典型為-200目，雖然更小和更大目的粉末如-100目和-325目也可 <頓。ilii化學還原處理獲得(如，從高錸^f安NH4Rea)的初始Re粉末 的振實密度和堆積密度分別為2.86gm/cr^和1.63gm/cm3，含氧量典型為 〉 1000ppm，其必須被降低至〈 1000ppm，如低到大約100ppm (這根據最終 的沉積源如、M耙的規格確定)。這可以在H2爐中或含H2的真空爐中M31脫 氣處理來完成。控制粉末脫氣》破和間隔是獲得必需的斷氏了的含氧量而不 引起粉末過早燒結和在粉末顆粒內部形成閉？L所要求的o
將添加到初始Re粉末中的非金屬附加組分(X和/或Y)的任 何金屬粉末應該具有與初始Re粉末相似的PSD。然而，X和/或Y附加組分 的粉末(一種或多種)的PSD可以比初始Re粉末的PSD更大或更小，這取 決于最終Re^t才料的期望會Mi，還取決于其它的^M，如密度、顆粒， 等。X和/或Y附加組分的粉末應該也具有低的賴量，典型為〈500ppm，但 是它也可以更低或更高，這取決于最終目標的必需^ft量、粉末性質和它在 最終目標中的比例(如at.%)。
將初始Re粉末和X和/或Y附加組分的粉末(一種或多種)以 預定量稱出(以便獲得具有期望組分比例的產品)，然后例如在滾筒攪拌機 (tumbling blender)中一起摻混足夠的時間以獲得良好的混合，即典型在 15-60min內，雖然如果需要，更短，長的混合時間是可能的。
根據步驟2A，為了形鵬加密度的脫氣未加工粉末材料，致密化已脫氣的純Re粉末或混合的Re (X禾口/或Y)粉末可以，例如，M冷等 靜壓加工(CIP) ^+JlM!l制完成，如在惰性氣氛下3I51將該脫氣粉^混合 粉末m CIP袋^t莫具中，并在大約20至大約60ksi之間的壓力下進行OP ^!L械壓制，以達到初始密度(greendensity) >~50%。
對于步驟2B，當最終沉積源要求具有超低的含氧量時，在步驟 2A中經CIP或冷擴lM壓制形成的坯需要進一步的脫氣處理，如在H2爐中或真空爐中，以便^^/除去粉 面上先前粉末處 :程中所獲取的倒可氧，并進一步減少粉末顆粒內的含氧量。將脫氣^i芰和時間間隔(其將根據壓制坯的組戯化)控制到M宜值是必要的，這是為了M^/除去氧而不導致粉末過早燒結和粉末的孔閉合(如在非常高的溫度下)或者得到不充分的氧除去(如在太低的溫度下)。總體來說，坯的予頁瞎結密度不應i^31大約92%。 進行H2脫氣處理的^^鵬的例子為對于Re-Co， 850°C;對于Re-Ru， 950 °C;對于純Re、 Re-Mo和Re-W， 1050°C。
當最終的Re或Re，積源(如^t耙)的，量不是太低 時，或者當初始的或已脫氣的未加工粉末中的錄M:夠低時，步驟2B可以 省去。
步驟2C包括將坯^A魏的金屬或金屬合金罐中，如涂覆有 氧化鋁(A1203)的低職K (LCS)罐或Ti罐(有或沒有涂層)，加熱該罐， 抽空該罐以獲得真空，以及密封該罐。然后進行熱等靜壓加工(HIP)來固結該坯。Hip所用的溫度通常大約ioocrc以上，但是取決于坯的組成；壓力的范圍為大約15至大約45ksi，以及HIP的時間間隔通常為幾個小時范圍，如 4-10 hrs。
步驟3包括將固結HIP坯M fif可適合的方法如電火花加工 (EDM)切成期望厚度的切片，然后加工為最終的沉積源(如濺射耙)尺 寸。
本公開的實用性和通用性現在將M5i以下示例性的而非限制性 的實施例來說明。實施例1
根據以下步驟，制造Re-50atyoCoM"耙
-325目的還原Re粉末，具有大約2200ppm的原^^ft量，在最高溫度為105(TC下，在H2氣氛下真空爐中被脫氣，使含氧量降低至 <~120ppmo
然后該脫氣Re粉末與適當M的-lOO目的Co粉末在滾筒式攪 拌器中混合大約45min，并且該混合粉末在大約55ksi下進行CIP處理。形成 的CIP坯在最高溫度大約為85(TC下，在H2氣氛中進行脫氣，然后封^A罐， 并進行抽空和密封該罐。該封裝的OP坯然后在1236'C的最高溫度和29ksi 的壓力下進行HIP處理，并從固結HIP坯加工出期望尺寸的最終耙。
最終的、MM耙材料的密度為100%理論值，M量為66ppm， 顯微檢査(參見圖2-3)顯示在最終Re-Co合金中存在三(3)種不同的相， 也就是純Re相、純Co相和較少量的Re-Co相。實施例2
根據以下步驟，制造Re-15at,。/。Mo鵬寸耙
-325目的還原Re粉末，具有大約2200ppm的原女^ft量，在 最高溫度為105(TC下，在H2氣氛下真空爐中被脫氣，使含氧量降低至 <~120ppmc
然后該脫氣Re粉末與適當數量的-325目的Mo粉末在滾筒式 攪拌器中混合大約45min，并且該混^^末在大約55ksi下進行CIP處理。形 成的CIP坯在最卨溫度大約為i050'C下，在IV氣氛中進行脫氣，然后封裝 入罐，并進行抽空和密封該罐。該封裝的CIP坯然后在1515t:的最高溫度和 29ksi的壓力下進行HP處理，并從固結HIP坯加工出期望尺寸的最終耙。
最終、M耙材料的密度為99.3%的理論值，含氧量為108ppm， 顯微檢査(參見圖4)顯示存在不同的Re和Mo相，Re相對應于圖4中的較 亮區域。實施例3
根據以下步驟，制3^屯(即100%) Re的IW耙
-200目的還原Re粉末在最高溫變為105CTC下，在112氣氛下真空爐中豐艦氣，使賴量降低至〈 120ppm。
然后該脫氣Re粉末在滾筒式 器中被均質化大約10min，并且該均質化的粉末在大約55ksi下進行CIP處理。形成的CIP坯在最高，大約為105(TC下，在H2氣氛中進行脫氣，然后封^A罐，并進行抽空和密封 該罐。該封裝的CIP坯然后在1515t:的最高溫度和29ksi的壓力下進行HIP 處理，并從固結HIP坯加工出期望尺寸的最終耙。
最終的純Re M耙材料的密度為100%的理論值，含氧量為 47ppm。實施例4
根據以下步驟，制造Re-20at,y。W、M耙
-200目的還原Re粉末在最高溫度為105(TC下，在}12氣氛下真 空爐中豐剣兌氣，使賴量降低至〈 120ppm。
然后該脫氣Re粉末與適當數量的-325目的W粉末在滾筒式攪 拌器中混合大約45min，并且該混合粉、末在大約55ksi下進行CEP處理。形成 的CIP坯在最高St大約為105(TC下，在H2氣氛中進行脫氣，然后封^A 罐，并進行抽空和密封該罐。該封裝的CIP坯然后在1515X:的最高、鵬和29ksi 的壓力下進行HP處理，并從固結HIP坯加工出期望尺寸的最終耙。
最終的f凝寸耙材料的密度為99.5%的理論值，含氧量為65ppm， 顯微檢查(參見圖5)顯示存在不同的Re和W相，Re相對應于圖5中的較 亮區域。實施例5
根據以下步驟，制造Re-25at.%Cr的f謝革巴
-200目的還原Re粉末在最高^S為105(TC下，在H2氣氛下真 空爐中l則兌氣，使賴量降低至《120ppm。
然后該脫氣Re粉末與適當數量的-325目的Cr粉末在滾筒式攪 拌器中混合大約45min，并且該混合粉末在大約55ksi下進行CIP處理。形成 的CIP坯在升高的溫度下，在H2氣氛中進行脫氣，然后封裝入罐，并進行抽 空和密封該罐。該封裝的CIP坯然后在145(TC的最高^和29ksi的壓力下 進行HIP處理，并從固結HIP坯加工出期M^寸的最終耙。
最終的濺射靶材料的密度為99.2%的理論值，含氧量為 162ppm，顯 查(參見圖6)顯示存在三(3)種不同的相，即純Re相、 純Cr相和Re-Cr相。實施例6
根據以下步驟，制造Re-50at。/。Ruf凝寸耙
-200目的還原Re粉末在最卨、溫度為1050t:下，在142氣氛下真 空爐中凈鵬氣，使賴量降低至〈 120ppm。
然后該脫氣Re粉末與適當數量的-325目的Ru粉末(脫氣至含 氧量〈 200ppm)在滾筒式攪拌器中混合大約45min，并且該混合粉末在大約 55ksi下進行CIP處理。形成的CIP坯在最高^^大約為95(TC下，在&氣氛 中進行脫氣，然后封駄罐，并進行抽空和密封該罐。i^寸裝的CIP還然后 在1515。C的最高^^和29ksi的壓力下進行HIP處理，并從固結HIP坯加工 出期望尺寸的最終耙。
最終的、鵬寸耙材料的密度為100%的理論值，M量為102ppm， 顯微檢査(參見圖7)顯示存在三(3)種不同的相，即純Re相、純Ru相和 Re-Ru相。
總而言之，本公開Jlf共了形成高密度、低含氧量Re和Re基材 料和包括該材料的沉積源如湖Mt靶的改進方法，該Re和Re M金耙在形成 薄膜Co基粒狀垂直磁記錄介質的層堆疊中的結晶夾層方面特別有用。 通過本公開提供的增強的磁記錄層促進了具有改進信噪比(SNR)和增加的垂直磁各向異性的卨性能、高面記錄密度粒狀垂直磁記錄介質的 制造。
在前面的描述中，列舉了很多具體細節，如具體材料、結 構、方法等，以便提供對本發明更好的理解。然而，本發明可以被實 踐，而無需求助于在本文中具體列舉的細節。在其它情況中，沒有描 述熟知的處理技術、設備和結構，以便不會不必要地使本發明不清楚。
本文僅僅顯示和描述了本公開的優選實施方式以及其通 用性的一些實施例。應當理解，本公開能夠用于其它組合和條件中， 并且在如本文中表達的所公開構思的范圍內易于改變和/或修改。
權利要求
1.一種方法，包括步驟(a)提供Re粉末原料，或者Re粉末原料和至少一種附加的粉末材料；(b)至少使所述Re粉末進行第一次脫氣處理，以降低其中的含氧量；(c)提高所述已脫氣Re粉末或者所述已脫氣Re粉末與所述至少一種附加粉末材料的混合物的密度，從而形成生坯；(d)使所述生坯進行第二次脫氣處理，以進一步降低其中的含氧量；和(e)固結所述生坯，形成固結材料，該固結材料具有大約95％以上的理論密度，和對于Re，具有大約200ppm以下的低含氧量，以及對于由所述混合物形成的Re基材料，具有大約500ppm以下的低含氧量，不包括非金屬化合物和/或陶瓷中的氧。
2. 根據權禾腰求1戶腿的方法，其中步驟(e)包括固結所述生坯和形成固結材料，該固結材料具有大約99% 以上的理論密度，和對于Re，具有大約100ppm以下的低含氧量以及，對于 由戶腿混合物形成的Re^^才料，具有大約200ppm以下的低賴量，不包括 非金屬化合物和/或陶瓷中的氧。
3. 根據權利要求1戶腿的方法，進一步包括步驟(f) 由臓固結材料形成至少一個沉積源。
4. 根據權利要求3戶腿的方法，其中 步驟(f)包括形成至少一個臟將巴。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中步驟(c)包手SM冷等靜壓加工(CEP)或者機W制，形卿腿生坯;和步驟(d)包括在將戶腿還與H2氣撤蟲的同時4妙;M坯保持在高溫下。
6. 根據權利要求1戶誠的方法，其中步驟(e)包J涉驟(q)將脫氣未加工材料的戶腿i趙寸^A容器中；禾口(&)對戶;Mif裝,行熱等靜壓加工(hip)以形^^M固結材料。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中步驟(e)包括步驟(e,)對脫氣未加工材料的戶腿i碰行真空熱壓處理(VHP)或者火花 等離子體燒結(SPS)以達至1」<~97%的理論密度；禾口(A)對戶，如此處理的坯進行熱等靜壓加工(HEP)以形成具有〉~97%理論密度的戶;M固結材料。
8. 根據權利要求1戶腿的方法，其中 步驟(a)包括衝共Re粉末原料；和步驟(e)包括形成具有100%理論密度和含氧量在大約100ppm以下的 固結Re材料。
9. 根據權利要求1戶腿的方法，其中步驟(a)包括掛共Re粉末原料和預定量的至少一種附加粉^^料，該 附加粉斜才料包括至少一種逾度金屬元素X;和步驟(e)包括形成具有式Re-X的固結材料，其包括預定比例的Re和 戶腐的至少一種過渡金屬。
10. 根據權利要求9戶脫的方法，其中步驟(a)包括衝共預定量的至少一禾中附嫩^^才料，該附加粉斜指斗包 括至少一種ilt臉屬，該at臉屬選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr;禾口步驟(e)包括形成固結Re-X材料，其具有大約99.0%以上的理論密度、 大約200ppm以下的M量、Re相、X相和Re-X相。
11. 根據權利要求1戶腿的方法，其中步驟問包括提供Re粉末原料和預定量的至少一種附加粉^^才料，該附 加粉糊料包括至少一種材料Y，該材料Y選自非金屬元素、非金屬化合物 和陶瓷材料；和步驟(e泡括形成具有式Re-Y的固結材料，該固結材料包 舒頁定比例的Re和所述的至少一種非金屬元素、非金屬化合物或陶瓷材料。
12. 根據權禾腰求ll戶腿的方法，其中 Y題少一種碳化物或氮化物或Ti、 Si或Mg的氧化物。
13. 根據權禾腰求1戶腿的方法，其中步驟(a)包括皿預定量的Re粉末原料、預定量的包括至少一種過渡 金屬元素X的至少一種附加粉末材料和預定量的包括至少一種材料Y的至少 一禾中附嫩;^指斗，該材料Y選自非金屬元素、非金屬化合物和陶瓷材料； 和步驟(e)包括形成具有式Re-X-Y的固結材料，其包f舒頁定比例的Re、戶，至少一種31^度金屬元素x和戶;MM少一種非金屬元素、非金屬化^或陶瓷材料Yo
14. 根據權利要求13戶腿的方法，其中X是至少一種選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr的過^臉屬；和Y是至少一 種碳化物或氮化物或Ti、 Si或Mg的氧化物。
15. 根據權利要求1所述的方法，其中 步驟(c)-(e)被單步工藝替換。
16. 根據權利要求15 0M的方法，其中步驟(c)-(e)l鵬自下述的工藝替 換真空熱壓處理(VHP)、火花等離子體燒結(SPS)、微波燒結、大氣壓H2燒結和真空H2燒結。
17. —種沉積源，其包括固結的Re粉^t才料，該粉^t才料具有大約95% 以上的理論密度和大約200ppm以下的M量。
18. 如權禾腰求17戶脫的沉積源，其中戶腿固結Re粉^^才料具有大約 99%以上的理論密度和大約100ppm以下的含氧量。
19. 如權利要求18戶皿的沉積源，其中戶，固結Re粉^t才料具有100% 的理論密度。
20. —種沉積源，其包括固結Re-X粉;^才料，其中X為至少一種逾度 金屬元素，所述固結Re-X粉末材料具有大約95%以上的理論密度、大約 500ppm以下的含氧量、Re相、X相和Re-X相。
21. 如權禾腰求20戶腿的沉積源，其中戶腿固結Re-X粉^t才料具有大 約99%以上的理論密度和大約200ppm以下的含氧量。
22. 如權利要求20所述的沉積源，其中所述至少一種遺度金屬元素X 選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr。
23. —種沉積源，其包括固結Re-Y粉^t才料，其中Y為至少一種非金 屬元素、非金屬化，或陶瓷材料，戶腿固結Re-Y粉^t料具有大約95% 以上的理i侖密度和大約500ppm以下的含氧量，不包括非金屬化合物和/或陶 瓷中的氧。
24. 如權禾ij要求23 ^M的沉積源，其中戶/M固結Re-Y粉末材料具有大 約99%以上的理論密度和大約200ppm以下的含氧量，不包括非金屬化合物 和/或陶瓷中的氧。
25. 如權利要求23所述的沉積源，其中Y為至少一種碳化物或氮化物 或Ti、 Si和Mg的氧化物。
26. —樸沉積源，其包括固結Re-X-Y粉^^才料，其中X為至少一種過 渡金屬元素，和Y為至少一種非金屬元素、非金屬化，或陶瓷材料，臓 固結Re-X-Y粉^t才料具有大約95y。以上的理論密度和大約500ppm以下的含氧量，不包括非金屬化合物和/或陶瓷中的氧。
27. 如權禾腰求26戶誠的沉積源，其中戶腿固結Re-X-Y粉^^才料具有大約99%以上的理論密度和大約200ppm以下的M量，不包括非金屬化合 物和/或陶瓷中的氧。
28.如權利要求26所述的沉積源，其中所述至少一種過渡金屬元素X 選自Mo、 Co、 Ru、 W和Cr;和Y為至少一種碳化物或氮化物或Ti、 Si或 Mg的氧化物。
全文摘要
本發明是用作沉積源的高密度、低氧Re和Re基固結粉末材料及其制造方法。制造Re和Re基材料的方法，包括步驟提供Re粉末原料或Re粉末原料和至少一種附加粉末材料；至少對Re粉末進行第一次脫氣處理，以減少其中的含氧量；提高已脫氣Re粉末或者已脫氣Re粉末與所述至少一種附加粉末材料的混合物的密度，以形成生坯；對該坯進行第二次脫氣處理，以進一步降低含氧量；和固結該坯以形成固結材料，該固結材料具有大約95％以上的理論密度，和對于Re具有大約200ppm以下的低含氧量以及對于由混合物形成的Re基材料具有大約500ppm以下的低含氧量，不包括非金屬化合物和陶瓷中的氧。如此制造的材料在沉積源如濺射靶的制造中有用。
文檔編號C22C27/00GK101230426SQ20081000955
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月7日 優先權日2007年1月8日
發明者B·孔克爾, C·德林頓, F·楊 申請人:賀利氏有限公司