電弧離子鍍用AlTi合金靶材應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、靶材是制備PVD涂層的重要原材料，靶材的純度、密度和組織結(jié)構(gòu)直接影響靶材的燒蝕和涂層的成分、結(jié)構(gòu)及使用性能。隨著氣相沉積技術(shù)的快速發(fā)展，新的靶材制備技術(shù)不斷出現(xiàn)，靶材質(zhì)量和性能也取得了顯著提高。但物理氣相沉積鍍膜在真空等離子體下進(jìn)行，靶材中的原子通過等離子體作用有一個(gè)再組織和生長的過程，受到磁場、電場、溫度、化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜因素的影響，通常意義上評(píng)價(jià)靶材的指標(biāo)（純度、密度、晶粒尺寸等）并不能準(zhǔn)確描述其使用效果。如何將靶材的一些參數(shù)與涂層性

2、能對(duì)應(yīng)起來，提供涂層生產(chǎn)終端切實(shí)可行的靶材方案，是靶材走向高端化發(fā)展必須解決的一個(gè)關(guān)鍵問題，但是目前對(duì)靶材的系統(tǒng)研究報(bào)道相對(duì)較少。
　　本論文采用電弧離子鍍技術(shù)，分別使用德國知名品牌GfE的AlTi合金靶材，國產(chǎn)品牌安泰(AT&M)Ti顆粒尺寸為200μm、125μm、75μm以及35μm的AlTi合金靶材(Al:Ti=67at％:33 at％)制備AlTiN涂層。通過對(duì)靶面弧斑運(yùn)動(dòng)軌跡、涂層的物相結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、真空退火、摩擦磨

3、損進(jìn)行系統(tǒng)的研究，將靶材參數(shù)與涂層性能對(duì)應(yīng)起來。主要內(nèi)容包括:
　　1.分別確定靶電流、沉積氣壓以及基體偏壓三項(xiàng)基本工藝參數(shù)，從而制備出性能較好的AlTiN涂層。
　　2.分別使用AT&M和GfE AlTi合金靶材(Al:Ti=67at％:33 at％)在不同電磁場電壓下制備AlTiN涂層。研究兩種靶材在不同電磁場強(qiáng)度下制備的涂層性能差異。結(jié)果表明不同電磁場強(qiáng)度下靶面的弧斑運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，導(dǎo)致所沉積的涂層性能發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

4、靶材熱導(dǎo)率是影響涂層性能的關(guān)鍵因素，而靶材熱導(dǎo)率則與制備靶材的金屬粉末顆粒尺寸有關(guān)。
　　3.分別使用不同Ti顆粒尺寸的AT&M AlTi合金靶材在相同工藝參數(shù)下沉積AlTiN涂層并進(jìn)行對(duì)比。進(jìn)一步驗(yàn)證Ti顆粒尺寸的不同對(duì)沉積AlTiN涂層性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明靶材的Ti顆粒尺寸的不同對(duì)沉積時(shí)靶面的弧斑運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致沉積涂層在性能上產(chǎn)生差異。在相同的靶材成分下，Ti顆粒尺寸更小的靶材所沉積的涂層表現(xiàn)出更優(yōu)異的表面質(zhì)量和力學(xué)性