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通过热等静压(HIP'ing)溅射靶材-广东振华真空镀膜设备

在最近的几篇文章中,我们描述了如何通过将特定组份的单个颗粒使用粉末冶金烧结成固态来制造溅射靶。此外,我们还解释了与某些类型的材料、几何形状的用简单热压法产生的一些不足。为了消除在静态条件下施加热量和压力相关的一些问题,可以提供必要的能量来“等静压地”烧结颗粒(有效地在所有方向上施加相等的热量和压力)。这称为热等静压或HIP’ing。在此,在有关金属复合材料的粉末冶金加工制备溅射靶的三部曲的最后一章中,将描述HIP’ing的方法。

HIP’ing提供必要的能量,以促进在等静压条件下烧结的单个原子的扩散。HIP’ing是在特定的上升和浸泡(温度空间恒定)时间周期内,对粉末状金属基复合材料同时施加高温和高压,以改变所制造材料的物理性能。在这些受控条件下,单个颗粒融合在一起以减少孔隙率并增加密度,从而提高材料的机械稳定性和用作溅射靶的可用性。

操作时,待固结的粉末材料通常被“罐装”或放入某种可延展的薄片状的东西中,该东西已预先形成与所产生的溅射靶材相关的最终尺寸接近的最终形状。

然后将该罐装材料放入高压安全容器中。为了给要固结的物料上提供等静压,用大功率泵对介质进行气动加压。氩气由于呈中性或化学惰性,通常是HIP’s的首选介质。氩气可同时,等静压地加热和加压,以提供促进原子在被固结的颗粒中扩散所需的能量。尽管实际的HIP’ing循环参数随所用材料的不同而变化,但它们通常在20,000至100,000 PSI压力和500ºC至2,000ºC的温度范围内。必须小心缓慢地施加这些压力和热循环,以允许平衡条件的存在,从而有足够的时间通过各个颗粒界面处的扩散,蠕变和迁移发生塑性变形。HIP’ing在被烧结的罐装材料的整个表面上将压力和热量均匀地施加到要处理的材料上。正是这种能量在要固结的材料的整个表面上均匀地施加,从而制成的固结溅射靶材的内部应力较低,以此产生密度和成分的均匀性。

固结后,罐中封装的固体物质可以通过剥离外壳或将其机械加工加以去除,从而留下接近最终形状的物件,然后可以使用数控设备将其加工到最终的尺寸。最终产品是完全均匀,无应力的组合物,可用于物理气相沉积。此过程非常适合于较大的溅射靶材,这些靶材可能成为粘合到背板上的多片“ 平铺砖面”,复杂的几何形状以及可以(也可以不)粘合到金属背衬管上的可旋转复合靶材,具体取决于整体尺寸。