在磁控溅射工艺中,作为被等离子体轰击沉积薄膜用的靶材是非常关键的材料。制备不同的功能薄膜需要各种靶材,如金属或合金、氧化物、碳化物靶材等。其中,氧化物陶瓷靶材属于陶瓷产品,由于对密度、纯度、尺寸、形状,以及成分、结构、均匀性等都有特殊要求,其产业化难度较高。随着全球光电产业的蓬勃发展,磁控溅射靶材作为重要的关键基础材料,具有巨大的商业价值。
目前常用的金属防腐涂层多采用传统热喷涂技术,如电弧、爆炸、超音速火焰、等离子喷涂等。热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。在热喷涂技术在普通材料的表面上,制造一个特殊的工作表面,使其达到:防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能,使其达到节约材料,节约能源的目的。
喷涂法是利用高压气体(N2、H2、混合气体或空气)携带粉末颗粒经缩放管产生超音速双相流,在完全固态下撞击基体,通过较大的塑性流动变形沉积于绑定背板表面而形成涂层,涂层逐层增厚,获得喷涂靶材。由基本的喷涂法又衍生出等离子体喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂、冷喷涂等喷涂成型技术。使用氧化铌粉体和少量金属Nb,用等离子体喷涂实现了工业化制备旋转氧化铌陶瓷靶材。近年来,喷涂成型工艺在高端的ITO、AZO、IGZO靶材成型上有了新的突破,国内数家的靶材厂家,都能喷涂法生产出高性能的靶材。
部分大型的靶材生产商还引进了冷喷涂技术来生产靶材,冷喷涂技术亦称为冷气体动力喷涂(Cold GasDynamic Spray),是近年来得到迅速发展的新型喷涂技术,它是以压缩气体(氮气、氦气、空气等)作为加速气流,带动粉末颗粒(粒径 1~50 μm)以低温(室温至 600 ℃)、超音速(300~1200 m/s)和完全固态下碰撞基板,使颗粒发生强烈的塑性变形而沉积形成涂层。
相信随着国内对喷涂技术研究的不断深入,中国的靶材制造商也具备了挑战国外高端靶材制造商的实力,相信在不久的将来,中国的靶材制造商会在国际靶材行业占据一席之地。
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