Mit wachsendem Umweltbewusstsein hat sich die Oberflächenbeschichtungstechnologie für Materialien schrittweise von der traditionellen Galvanisierung und chemischen Beschichtung zum Vakuumsputtern entwickelt. Vakuum-Magnetron-Sputtern wird häufig für dekorative Hardware-Beschichtungen, Oberflächenschutzbeschichtungen, elektronische Produktbeschichtungen, elektromagnetische Abschirmbeschichtungen sowie Automobil- und Architekturglasbeschichtungen eingesetzt.
Daher ist die Nachfrage nach entsprechenden Beschichtungszielen in diesem Bereich äußerst dringend. Eine Titan--Aluminiumlegierung ist ein Legierungs-Sputtertarget für die Vakuumbeschichtung. Durch die Anpassung des Titan- und Aluminiumgehalts in dieser Legierung können unterschiedliche Eigenschaften erzielt werden. Intermetallische Titan--Aluminiumverbindungen sind harte und spröde Materialien mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit. Durch die Beschichtung der Oberfläche gewöhnlicher Schneidwerkzeuge mit dieser Verbindung kann die Lebensdauer des Werkzeugs effektiv verlängert werden.
1. Sputtertargets
Sputtertargetssind Sputterquellen, mit denen verschiedene funktionelle Dünnfilme auf Substraten mittels Magnetronsputtern, Multi-Arc-Ionenplattieren oder anderen Beschichtungsgeräten unter geeigneten Prozessbedingungen abgeschieden werden. Sputtertargets werden häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Dekoration, Formen, Glas, elektronische Geräte, Halbleiter, magnetische Aufzeichnung, Flachbildschirme und Solarzellen. Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Targetmaterialien. Basierend auf der Produktionsmethode können Sputtertargets in Pulvertargets, Schmelztargets und Sprühtargets eingeteilt werden. Basierend auf ihrer Form können sie in flache Ziele und röhrenförmige Ziele kategorisiert werden, während flache Ziele weiter in rechteckige Ziele und kreisförmige Ziele kategorisiert werden. Basierend auf der Zusammensetzung können sie in verschiedene Typen eingeteilt werden, darunter reine Metalltargets, Legierungstargets, Oxidtargets und Silizidtargets.
2. Vorbereitungstechnologie des Sputtertargets aus Titan-Aluminium-Legierung
Zielmaterialien aus Sputterlegierungen müssen die Anforderungen an Reinheit, Dichte, Korngröße, Oberflächenbeschaffenheit usw. erfüllen. Reinheit, Dichte und Korngröße stehen dabei in direktem Zusammenhang mit dem Vorbereitungsprozess des Zielmaterials. Bei der Herstellung von Metalllegierungen wird normalerweise die gewöhnliche Schmelzmethode verwendet. Allerdings ist die Herstellung einer Titan-Aluminium-Legierung für diese Methode nicht geeignet.
Die Hauptgründe sind folgende:
(1) Der Schmelzprozess einer Titan-Aluminium-Legierung neigt dazu, eine Vielzahl intermetallischer Verbindungen wie Gr1, TIA1, TIAL, TiAL usw. zu bilden. Das Vorhandensein dieser intermetallischen Verbindungen führt zur Sprödigkeit der Verarbeitung von Titan-Aluminium-Legierungen, insbesondere wenn der Aluminiumgehalt in der Legierung 50 % (Atomverhältnis) übersteigt. Dieses Problem ist besonders offensichtlich;
(2) Bei der Herstellung von Zielmaterialien aus Titan-Aluminium-Legierungen durch einen Schmelzprozess kommt es während des Gießvorgangs leicht zur Bildung von Blasen, Lockerheit und Entmischung, was zu einer ungleichmäßigen Zusammensetzung und Struktur in der Legierung und damit zu einer instabilen Qualität des Zielmaterials führt.
3. Heißisostatisches Press- und Sinterverfahren
Die Wissenschaftler Zhang Fengge und andere haben eine pulvermetallurgische Methode zur Herstellung von Targets aus Titan--Aluminiumlegierungen entwickelt. Bei dieser Methode werden Titan- und Aluminiumpulver gemischt. Die Mischung wird vor dem heißisostatischen Pressen einer Pulverbeladung, einem kaltisostatischen Pressen und einer Entgasung unterzogen. Abschließend wird das Target gesintert und verarbeitet, um das Target aus einer Titan--Aluminiumlegierung herzustellen.
Fazit Zusammenfassend
Heißpresssintern ist die vielversprechendste Technologie zur Herstellung von Titan-Aluminium-Sputtertargets. Diese Technologie bietet eine hohe Prozesseffizienz und ist für die industrielle Produktion geeignet. Allerdings erfordert die Herstellung von Targets aus Titan--Aluminiumlegierungen mit dieser Technologie wiederholte Experimente und die Auswahl geeigneter Trennmittel, um die Ausbeute und die Formausnutzung zu verbessern. Darüber hinaus ist eine Optimierung der Sinter- und Heißpressprozessbedingungen (Sintertemperatur, Heizrate und Heißpressdruck) erforderlich, um die Produktionseffizienz zu verbessern und somit die Kosten zu senken. Mit dem rasanten Wachstum der Sputterbeschichtung und ihrer allmählichen Popularisierung in China steigt auch die jährliche Marktnachfrage nach Sputtertargets rapide an. Daher ist die Forschung an der Zielpräparationstechnologie für Titan--Aluminiumlegierungen von praktischer Bedeutung und bietet großartige Anwendungsaussichten.
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