PVD物理气相沉积和薄膜溅射技术持续拓展新应用与新材料体系,为工业与消费领域赋予新功能与新可能,提高了对薄膜质量、溅射产量及批量生产率的需求。然而,孔隙、空隙和大外延晶粒的不均匀分布都会影响靶材表面粗糙度,进而破坏溅射均匀性。通过HIP热等静压技术,可以有效去除由工艺引起的孔隙和空隙,提高溅射靶材的密度,从而优化制造质量、一致性与生产率。
影响因素:孔隙与空隙
孔隙与空隙会从多个层面影响溅射过程与薄膜质量,例如扭曲磁导率、影响溅射速率的均匀性,并直接或间接引发结节缺陷。
孔隙是多种生产方法中的常见缺陷:
◉在铸件中,源于凝固过程中溶解气体的析出或因体积收缩形成的缩孔。
◉在粉末基系统中,由于粉末颗粒分布不均匀或团聚,烧结驱动力不足,或喷涂层致密化所需温度或时间不足。
从宏观角度来看,这些过程中产生的孔隙率可能低于理论密度的1%,但残留的孔隙与空隙会对溅射过程产生不良影响。值得注意的是,即使靶材密度达到99.95%的理论值,但每立方厘米仍可能存留64000个孔,在整个靶材使用寿命中持续影响其均匀性与表面粗糙度。而通过HIP技术,可实现高于99.99%的理论密度,趋近于全致密的溅射靶材。
核心解决方案:热等静压与高压热处理技术
HIP技术广泛应用于消除铸件气孔与空隙,以及致密难熔金属、陶瓷、金属间化合物和不易熔化和铸造的化合物制成的粉末冶金(PM)部件。通过各向同性施加的高温高压环境,HIP 能够在保持组织均匀性的同时,实现高长径比(L/D)、接近全密度(>99.99% 理论密度)的大尺寸构件制造。这一特性尤为适配于高溅射速率、高靶材利用率的大批量溅射应用,对高质量薄膜连续生产提出的严苛要求。
此外,新一代HIP系统中的HPHT高压热处理技术,更进一步带来以下优势:
◉HIP炉内优异的温度均匀性,确保材料实现一致、可重复的致密化效果。
◉可控的冷却速率,在冷却阶段精确调控微观组织和控制材料中的热应力。
◉稳定的冷却时间,不受特定批次的热质量差异影响,确保温度作用总时间的稳定性与可重复性。
这些优势有利于多种材料体系的制造,例如处理对裂纹敏感的“不可焊接”高温合金,保留铸造铝合金中溶解的气体,调整钛合金的晶体结构,以及控制对热冲击敏感的陶瓷的冷却速率等。
咨询热等静压技术:159 1097 4236
随着PVD技术向更高精度、更高效率的方向发展,靶材的致密化与微观结构质量已成为关键工艺环节。Quintus HIP以及HPHT技术,不仅显著提升靶材密度与组织均匀性,更通过精准调控赋能材料稳定性,持续推动行业向高质量、高一致性与高生产率的方向迈进。