废钽靶材回收处理工艺及其回收料应用的研究

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2018.04.016废钽靶材回收处理工艺及其回收料应用的研究任萍，马海燕，程越伟，李岩，周慧琴（宁夏东方钽业股份有限公司，宁夏石嘴山753000）摘要：对废钽靶材回收处理工艺及其回收料的应用进行了研究。利用氢化处理工艺，将废钽靶材组件进行了分离，使用酸洗、脱氢等处理工艺，最终得到了纯度为99.995%以上的冶金级钽粉。回收的冶金级钽粉可作为原料用于电子束熔炼制备钽锭，也可直接用做其他钽加工材的原料。分离出的铜背板可选用清洗、整形、抛光等处理工艺，处理合格后的背板可作为新的靶底使用，或作为黄铜直接回收。关键词：废钽靶

2、材；回收；氢化；钽粉中图分类号：TF841.6文献标志码：A文章编号：1007-7545（2018）04-0000-00StudyonRecoveryProcessofWasterTantalumTargetandItsApplicationRENPing,MAHai-yan,CHENYue-wei,LIYan,ZHOUHui-qing(NingxiaOrientTantalumIndustryCo.,Ltd,Shizuishan753000,Ningxia,China)Abstract：Recoveryprocessofwastertantalumtargetandits

3、applicationwerestudied.Separationprocessofwastertantalumtargetwascarriedoutwithhydrogenationprocesstoobtainmetallurgicalgradetantalumpowderwithpurityof99.995%above.Recycledmetallurgicalgradetantalumpowdercanbeusedasrawmaterialsforelectronbeamsmeltingpreparationoftantalumingots,ordirectlyas

4、othertantalumprocessingmaterials.Copperbackplaneobtainedcanbeusedasanewtarget,orrecoveredasbrass.Keywords：wastertantalumtarget;recovery;hydrogenation;tantalumpowder钽具有熔点高、蒸汽压低、冷加工性能好、抗液态金属腐蚀和酸碱腐蚀能力强、表面氧化膜介电常数大等一系列优异性能，是重要的功能性材料，近年来发展了钽在集成电路中的重要应用[1]。随着电子技术的高速发展，钽溅射靶材在集成电路中的应用越来越广泛。溅射过程，主要通

5、过物理汽化喷镀工艺（物理气相沉积PVD），即用高压加速气态离子轰击，使靶材的原子被溅射出来并以薄膜的形式沉积在硅片或其他基板上，再配合光刻等工艺，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。现有工艺中靶材被多次使用之后，由于溅射过程中高能粒子撞击靶材表面的角度、频率及能量等有所不同，其表面会形成一个环状的凹坑，为了避免较深凹坑继续被高能粒子撞击造成靶材击穿从而影响溅射结果，就需要及时更换已经形成有较深凹坑的靶材[2]，这就造成了靶材溅射镀膜过程中利用率低的缺点。有资料显示：圆形平面(静态)靶利用率最低，一般低于10%；矩形平面靶次之，一般大于20%，但难以超过30%，它们强烈地受到

6、跑道刻蚀形状的影响；旋转圆柱靶的利用率最好，一般可以超过50%，但很难超过70%[3]。溅射镀膜后的钽靶材成为废钽靶材。在钽靶材生产过程中也产生边角料、切屑和废品，这些都是废钽再生的主要资源。钽属于分布不广的元素，钽资源相对短少[4]，钽作为一种稀贵的战略物资，回收再利用废钽靶材具有重要的理论意义和实际应用价值。本文对废钽靶材回收处理工艺及其回收料的应用进行了研究。1主要研究工艺路线废钽靶材组件的回收处理工艺所用设备有电阻氢化炉、鄂式破碎机、电阻井式脱氢炉、回转式酸洗槽、真空烘干箱、电子轰击炉等。所需的原辅材料有废钽靶材组件、高纯氢气、盐酸、氢氟酸、纯水等。回收的废钽靶材组

7、件为三层结构，具体如图1所示。1-钽靶材；2-中间层钛（厚度2~3mm）；3-铜/黄铜材质的背板图1废钽靶材组件的结构Fig.1Structureofrecoveredtantalumtarget收稿日期：2017-10-20基金项目；国家重点研发计划项目（2017YFB0305404）作者简介：任萍（1973-），女，宁夏中宁人，高级工程师.本工艺研究以废钽靶材组件为原料，采用氢化法使废钽靶材组件中的钽金属氢化吸氢，与背板剥离，破碎制粉，然后用酸酸洗剥离出的氢化钽粉，再经过脱氢，得到回收的冶金级钽粉。2处理工艺2