電弧離子鍍用AlTi合金靶材應用關鍵技術研究.pdf

1、靶材是制備PVD涂層的重要原材料，靶材的純度、密度和組織結構直接影響靶材的燒蝕和涂層的成分、結構及使用性能。隨著氣相沉積技術的快速發(fā)展，新的靶材制備技術不斷出現，靶材質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行，靶材中的原子通過等離子體作用有一個再組織和生長的過程，受到磁場、電場、溫度、化學反應等復雜因素的影響，通常意義上評價靶材的指標（純度、密度、晶粒尺寸等）并不能準確描述其使用效果。如何將靶材的一些參數與涂層性

2、能對應起來，提供涂層生產終端切實可行的靶材方案，是靶材走向高端化發(fā)展必須解決的一個關鍵問題，但是目前對靶材的系統(tǒng)研究報道相對較少。
　　本論文采用電弧離子鍍技術，分別使用德國知名品牌GfE的AlTi合金靶材，國產品牌安泰(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。通過對靶面弧斑運動軌跡、涂層的物相結構、力學性能、真空退火、摩擦磨

3、損進行系統(tǒng)的研究，將靶材參數與涂層性能對應起來。主要內容包括:
　　1.分別確定靶電流、沉積氣壓以及基體偏壓三項基本工藝參數，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度下制備的涂層性能差異。結果表明不同電磁場強度下靶面的弧斑運動狀態(tài)不同，導致所沉積的涂層性能發(fā)生改變。實驗發(fā)現

4、靶材熱導率是影響涂層性能的關鍵因素，而靶材熱導率則與制備靶材的金屬粉末顆粒尺寸有關。
　　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下沉積AlTiN涂層并進行對比。進一步驗證Ti顆粒尺寸的不同對沉積AlTiN涂層性能的影響。實驗結果表明靶材的Ti顆粒尺寸的不同對沉積時靶面的弧斑運動產生影響，導致沉積涂層在性能上產生差異。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出更優(yōu)異的表面質量和力學性