硬质涂层对靶材的技术要求介绍

上文我们讲到硬质涂层用到的镀膜靶材有哪些，今天我们来讲讲硬质涂层对溅射靶材的技术要求，主要体现在这几点，对靶材的纯度、内部组织结构、物理及力学性能和外观尺寸的要求。

纯度

靶材的纯度对溅射薄膜的性能影响很大。靶材的纯度越高,溅射薄膜的均匀性越好,性能越高。影响靶材纯度的主要因素是杂质含量,杂质的来源广泛,包括熔炼铸造过程中的夹杂物和粉末原料中的氧气和水等。靶材作为溅射中的阴极，固体中的杂质和气孔中的O2和H2O在沉积过程.中,容易在薄膜表面形成熔滴和孔洞。

致密度

靶材的致密度不仅影响溅射时的沉积速率、溅射膜粒子的密度和放电现象等,还影响着溅射薄膜的物理和力学性能。靶材致密度越高,溅射膜粒子的密度越低,放电现象越弱,薄膜的性能也越好;致密度低的靶材在溅射过程中,存在于靶材孔隙中的气体突然释放,造成大尺寸的材料颗粒或微粒飞溅,或在成膜之后薄膜受到二次电子的轰击产生微粒,这些微粒的出现将严重影响涂层质量。

成分与结构均匀性

成分与结构均匀性是考察靶材质量的重要指标之一。对于复相结构的合金靶材和混合靶材,不仅要求成分的均匀性,还要求组织结构的均匀性。只有靶材的成分和结构均匀,在后期镀膜过程中才能均匀地溅射在基体上;如果均.匀性不好,沉积出来的薄膜均匀性也会受到影响,容易出现孔洞、间隙,凸起等缺陷。

晶粒尺寸和取向

靶材的晶粒尺寸越细小,沉积的薄膜厚度分布越均匀,溅射速率越快。在靶材的溅射沉积镀膜过程中发现，合金靶材具有择优溅.射现象,这严重影响到薄膜的化学组成,因此控制合金靶材中的晶粒取向显得尤为重要。

几何形状与尺寸

主要体现在加工精度和质量方面，如表面粗糙度和平整度等。检查靶材表面有无开裂、缩孔和难熔不熔物等。靶材对表面质量有无开裂、缩孔和难熔不熔物等。靶材对表面质量的控制极为严格,表面质量缺陷对后续的溅射镀膜均匀性影响很大。

性能要求

主要是对溅射靶材的热导率、电导率和热膨胀系数的要求。因溅射导致靶材的温度升高,热导率越高热量传递的越快,靶材离子的蒸发效果越好,沉积效率越高;靶材与基材的热膨胀系数的差值越小越好,借以减小热应力的影响。

下面就几种常用的硬质涂层用靶材的技术要求做一下具体介绍

钛靶材（Ti），纯度99.8%、晶粒度＜100μm，致密度＞99.9%，制备工艺熔炼铸造法

铬靶材（Cr），纯度99.5%、晶粒度＜150μm，致密度＞99.9%，制备工艺粉末冶金法

钛铝靶材（Ti-40Al），纯度99.8%、晶粒度＜100μm，致密度＞99.9%，制备工艺粉末冶金法

铬铝靶材（Cr-70Al），纯度99.8%、晶粒度＜100μm，致密度＞99.9%，制备工艺粉末冶金法

钛铝硅靶材（Ti-60Al-10Si），纯度99.8%、晶粒度＜100μm，致密度＞99.9%，制备工艺粉末冶金法

铬铝硅靶材（Cr-60Al-10Si），纯度99.8%、晶粒度＜100μm，致密度＞99.9%，制备工艺粉末冶金法

钨碳(WC)，纯度99.9%、晶粒度1μm，致密度＞99%，制备工艺烧结生产