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溅射靶材的主要制备方法

作者:祁哲 2021-12-03

溅射靶材按其材质可分为纯金属靶、合金靶、陶瓷 化合物靶(包括氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)、 复合靶」按形状可分为平面靶和管状旋转靶,平面靶又 可分为矩形板和圆形靶,目前,虽然溅射靶材种类繁多, 但其基本的制备工艺主要包括粉末冶金法和熔炼铸造法 两大类,但随着技术装备的不断进步,大功率的热喷涂 技术也逐步在靶材生产中得到了应用。

粉末冶金方法

粉末冶金法包括粉末压制烧结法、粉末热等静压法 等。粉末冶金法是将粉体原料按比例混合均匀,经过压 制成形,然后在高温下烧结,经压力加工、热处理后最 终得到靶材。该类方法适合于难熔金属如鸨、钥靶材及 陶瓷靶材的制备。粉末冶金法制备溅射靶材时,其关键在 于:

(1)选择高纯粉料作为原料;

(2)选择能实现快速致密 化的成形烧结技术,以保证靶材的低孔隙率,并控制晶粒 度;

(3)制备过程严格控制杂质元素的引入。采用粉末冶 金法制备的靶材具有成分均匀及晶粒均匀细小、成品率 高的优点,但制备过程采用粉末混合、压制和烧结工艺, 容易在制备过程中带入杂质元素,烧结过程杂质排除效 果较差,造成靶材纯度相对较低,并且烧结靶材的密度 也较熔炼靶低。

熔炼铸造法

熔炼铸造法的基本工艺是将一定比例的合金原料熔 炼后浇注到模具中形成铸锭,然后通过锻造、挤压或拉 拔等成形工艺进行加,最后经过热处理、机加工等工 序制备得到溅射靶材常用的熔炼方法有真空感应熔炼, 真空电弧熔炼和真空电子束熔炼等。与粉末冶金法相比, 熔炼铸造法得到的靶材纯度高.密度高,但其工艺较为 复杂,对设备要求高,成本也随之升高,并且靶材晶粒 粗大。若各组分之间熔点和密度相差较大,则难以获得 成分均匀的合金靶材。

等离子喷涂方法

等离子喷涂是将金属或非金属材料粉末送入等离子 射流中,利用等离子火焰加热融化喷涂粉末,并在冲击 力的作用下将其沉积到基体上,从而获得具有各种功能 的靶材。