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TiAlスパッタリングターゲット

チタン‐アルミニウムスパッタリングターゲットおよびカソード

弊社のチタン‐アルミニウム(TiAl)ターゲットおよびカソードは、ドリル、カッター、刃先交換式カッティングインサートなどの工具において、高硬度で耐酸化性に優れた窒化物皮膜(TiAlN)を実現します。速い送り速度、優れた切削性能、大量の切り屑も、チタン‐アルミニウムをベースにしたコーティングなら問題ありません。1,000分の1mmの材料でも、工具を確実に摩耗から守り、それによって寿命を延ばすことができます。TiAlターゲットとカソードは、携帯電話などの電子機器やメガネフレーム、高級時計の文字盤などの装飾的なコーティングにも使用されています。

一目でわかるターゲットの優位性:

  • 高い延性

  • 優れた熱伝導性

  • 最適で均一な微細構造

  • 最高の素材の純度

お客様のご要望に応じた生産

筒型カソード、丸型カソード、平面型スパッタリングターゲットなど、お客様の用途に合わせてオーダーメイドのターゲットをご提供します。一目でわかる最も重要な情報:

チタン/アルミニウムの割合[重量%] 25 / 75 30 / 70 33 / 67 40 / 60 50 / 50 75 / 25
純度 [%] 99.7 99.7 99.7 99.7 99.7 99.7
保証密度 [g/cm3] 3.11 3.20 3.26 3.38 3.56 4.00
標準粒の大きさ/細粒 [µm] 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50 100 / 50
熱伝導率 [W/(m·K)] 115 - 102 - 61 30
熱膨張係数 [1/K] 21 · 10-6   18 · 10-6   16 · 10-6 13 · 10-6

信頼できる品質

高い延性で長い耐用年数を保証

弊社のスパッタリングターゲットとアークカソードは、コーティングプロセス中の膨大なストレスに耐えなければなりません。ターゲットのエッジでは、最大1トンの力が材料に加わります。脆い素材だと壊れてしまうが、素地のアルミニウムのおかげで、弊社の素材は特に延性があります。TiAlターゲットの高い延性を実現するためには、アルミニウムをできるだけ均一に分散させる必要があります。そこで弊社は、チタンとアルミニウムの粉末を慎重に混合した後、成形によって材料を圧縮します。これにより、弊社の材料の微細構造は、金属溶融プロセスで製造された材料よりもかなり均質で微細なものになります。粉末冶金法による製造プロセスの利点は、ターゲットが特に壊れにくいことです。

優れた熱伝導性による滑らかな層の形成

ターゲットとカソードは、コーティングの過程で高温にさらされます。しかし、弊社の材料に汗をかかせるには多くのことが必要です。アルミニウムの含有量と高い材料密度のおかげで、弊社のカソードとターゲットは熱伝導性が高く、熱を背後の銅板に伝えやすいのです。熱がこもると、ターゲットの材料が偏って剥がれ、ツールのコーティング表面に水滴ができてしまいます。しかし、弊社のターゲットは冷たいままで、コーティングも滑らかになります。

完璧なレイヤーのための最適な微細構造

粗い金属粉か細かい金属粉か?鍛造、HIP、その他の軸方向の成形?弊社は、製造プロセスを変化させたり、組み合わせたりすることで、特に滑らかで繊細な層を実現します。弊社は、ターゲットとカソードの最適な微細構造という目標から目を離すことはありません。これは、コーティング中に製品上に形成される液滴の数が非常に少ないことを意味します。その結果、非常に滑らかな層が得られます。

最高品質のための卓越した材料純度

コーティング材料の純度が高ければ高いほど、ハードマテリアル層の品質は向上します。弊社は、最初から最も純度の高い粉末のみを使用し、これを自社工場で混合することで、最高の材料純度を保証しています。粉末から製品までのすべての工程を監視し、特定の密度、純度、均質な微細構造が保証されたターゲットだけが工場を出るようにしています。

粉末から最終製品まで、すべてをワンストップで提供
プランゼーボンディングショップ

弊社はターゲットメーカーのリーディングカンパニーとして、すべてを自社で行っています。金属粉の混合やプレスから、ターゲットの成形、加工、ボンディングに至るまで、また、コーティングプロセスと層の両方を最適化するための新素材の開発も行っています。もちろん、最先端の測定方法でターゲットの品質をテストしています。

Oerlikon Balzersのロゴ

 

 

Oerlikon Balzers社は、プランゼーのターゲットとカソードに依存している企業です。工具・部品用コーティングの大手メーカーは、特にアルミ・クロム・ナイトライドコーティングの平均以上の性能と幅広い応用範囲に感銘を受けています。

AlCrスパッタターゲット_性能_grafik

TiNやTiAINで作られた標準的なコーティング(図では「ベーシックコーティング」と呼ばれている)は、平均的な性能が良く、非常に幅広い用途に使用されている。AlCrNコーティングを使用することで、お客様は同様に広い適用範囲でより高い性能を得ることができます。特殊なアプリケーションの場合、さらに最適化するために、TiAlまたはAlCrターゲットのさらなる元素を目標に使用することで、コーティングの性能を大幅に改善することができます(「合金コーティング」)。

以下のコーティングプロセスに使用可能

確実に分かっていることがあるとすれば、それはPVDコーティングプロセスのすべてが完璧にマッチしていなければならないということです。高品質のスパッタリングターゲット、アークカソード、プロセスパラメータの完璧な相互作用があってこそ、お客様の正確な要求に合った層を作ることができるのです。そのために、お客様や多くの開発機関と協力して、新しいコーティング材料を開発し続けています。

弊社の材料は、反応性マグネトロンスパッタリングプロセスまたはアーク放電によって塗布され、窒素雰囲気の中で基板上に窒化物のハードマテリアル層を形成します。

  • 反応性マグネトロンスパッタリング

    アルミニウム、チタン、ジルコニウム、クロム、セラミックをベースにしたハードマテリアル層や装飾層は、反応性マグネトロンスパッタリング法によって工具や部品などの製品に塗布されます。

    真空チャンバー内で、ターゲットとなる製品にコーティング材を対向させます。真空チャンバー内にアルゴンガスを充填し、数百ボルトの電圧をかけます。これにより、正電荷を帯びたアルゴン粒子(アルゴンイオン)と自由電子からなるプラズマが発生します。正の電荷を帯びたアルゴンイオンは、負の電荷を帯びたカソード(ターゲット)に向かって加速されます。数百電子ボルト(eV)という高い運動エネルギーでターゲット表面に衝突します。その結果、アルゴン粒子はスパッタリングされたターゲットの原子を表面から押し出します。ここで、真空チャンバーと基板の間に電位を印加します。これにより、ハードマテリアルの粒子はコーティングされるワークピースに向かって加速します。そして、導入された反応性ガス(窒素、カーボン、酸素)と反応して、窒化物、カーバイド、酸化物などのハードマテリアル層としてワーク上に堆積されます。

  • アーク放電

    アーク放電(アークプロセス)で、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、クロムなどのハードマテリアル層を工具に塗布します。真空を利用したコーティングプロセスで、ソースとなる材料はアークカソードの形をしています。

    真空チャンバー内の陽極と正電荷のアークカソードの間に数百ボルトの電圧をかけ、アークを発生させます。これにより、アークが発生します。アークカソードの上を上下に動き、微量の物質を溶かしたり蒸発させたりします。蒸発したカソード粒子の約90%からプラスに帯電した金属イオンが生成されます。ここで、真空チャンバーと基板の間にバイアス電圧を印加します。これにより、金属イオンはコーティングされるワークに向かって加速します。金属イオンは、導入された反応性ガス(窒素、炭化水素、酸素)と反応し、窒化物、カーバイド、酸化物などの薄いハードマテリアル層としてワークピース上に堆積されます。

個々のスパッタリングターゲットとアークカソードに関する弊社の専門知識

最適な層をお探しですか?弊社の数十年にわたる経験と、化学組成や製造プロセスに関する膨大なデータベースに信頼を置いてください。

弊社のチームは、スパッタリングターゲットとアークカソードを継続的に開発し、以下の材料とコーティングの特性を改善しています。

  • 粒の大きさと微細構造
  • 延性
  • 材料の硬度
  • 耐酸化性
  • 摩擦係数
  • 温度耐性
  • 熱伝導率
  • 電気伝導率
  • 色彩効果
  • 抗菌性

また、お客様のご要望に応じて、チタンとアルミニウムの混合物に他の元素を加えて完成させることも可能です。高温安定性を高めるために、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステンなどを添加しています。  また、ボロンと組み合わせることで硬度を高め、イットリウムやハフニウムを添加することで耐酸化性を向上させています。    また、シリコンを添加することで、微細構造が改善され、耐酸化性も向上します。   お客様に最適な材料の組み合わせをご提案させていただきます。お問い合わせはこちら! 

スパッタリングターゲット材料を最適化するための要素
 
Ti-Al-Nコーティングされた工具:モリブデンの使用により摩耗が大幅に減少

ウィーンの主要工科大学であるTU Wienの研究室では、摩耗保護用途の新しいPVD層の開発に関連して、Mo合金が機械加工プロセス中の摩耗を大幅に低減することが示されました。この研究は、プランゼー、エリコン・サーフェス・ソリューションズAG材料科学技術研究所の参加を得て、クリスチャン・ドップラーの研究室で行われました。

研究の詳細な結果は、米国真空学会の真空の科学と技術ジャーナル誌に「アーク蒸着Ti-Al-N膜の熱安定性,耐酸化性,トライボメカニカル特性に及ぼすMoの影響」のタイトルで掲載されました。

出版物へ

その他のコーティング技術関連製品

ヒートシンクを内蔵したアルミニウムベースのターゲットやカソードもご用意しておりますので、ぜひお試しください。これらの製品は、より高い熱伝導率を誇り、ターゲットの端でより安定しています。弊社のアルミニウム製ヒートシンクは、ターゲット素材に直接接続されています。

その他の素材のターゲットについては、各製品ページをご覧ください。

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