銀由于其良好的反射性能而成為光學數據存儲器、顯示器應用以及在光電領域中的常用的涂層材料。根據使用環境和相鄰層的不同，銀容易被腐蝕，這會導致反射性能的損傷乃至構件的失靈。

已知的是，當銀中加入合金元素時能夠改進抗腐蝕性能。例如在EP 2 487 274 A1描述了一種銀合金，所述銀合金包含最高1.5-重量％的銦并且具有150-400μm范圍內的平均顆粒尺寸。在文獻US 7,767,041描述了含鉍的銀合金。

文獻JP 2000-109943描述了一種銀合金，其包括0.5-4.9原子百分比的鈀。

文獻EP 1 736 558描述了一種用作反射涂層的銀合金。該銀合金包含至少兩個合金元素，其中，第一合金元素是鋁、銦或錫，并且第二合金元素可以選自其他多種元素。

加入的合金元素的量越多，盡管一方面抗腐蝕性越高，然而另一方面對反射性能產生負面影響的風險越大。

原則上這種反射層能夠通過多種不同的涂層方法涂覆在基材上。一種優選的方法是濺射，其中使用濺射靶。如本領域技術人員已知的，濺射靶是指陰極濺射設備的待濺射的材料。

在濺射靶的化學組成方面應該考慮待制備的涂層的期望的性質。如果例如應該通過濺射工藝在銀基上制備具有高耐腐蝕性的反射涂層，則這樣可以由具有抗腐蝕的合金元素的銀合金構成所述濺射靶。

濺射靶通常所應該滿足的一個重要標準在于，非常均勻的濺射速率，以便能夠實現具有盡可能低的層厚波動的涂層。此外，通過高的層厚波動還會不利地影響銀涂層的反射特性。此外，通過均勻的濺射特性還會帶來充分的靶利用和進而較高的過程效率。

此外，合適的濺射靶還應該在盡可能低的電弧速率(Arc-Rate)的情況下實現沉積。“電弧化(Arcing)”表示在濺射靶上的局部的火花放電。通過火花放電使濺射靶材料局部地熔化，并且該熔化材料的少量飛濺會到達待涂覆的基材上并且會在該處形成瑕疵或缺陷。

因此必須提供這樣的濺射靶材料，從而使其一方面滿足待涂覆的涂層的期望的最終性質(例如在盡可能高耐腐性的情況下良好的反射性能)，然而另一方面具有均勻的濺射速率和盡可能低的火花放電，以便使層厚波動和涂層中瑕疵的數量最小化。對其中一個方面的改進(例如根據所計劃的應用優化層性質)不應該在犧牲第二方面(盡可能良好的濺射性質)的情況下完成。然而在實踐中通常表現為，很難同時考慮兩個方面。

因此本發明所要解決的技術問題在于，提供一種濺射靶，利用所述濺射靶能夠以較小的層厚波動并且在低電弧速率的情況下在銀基上制備盡可能抗腐蝕的反射層。本發明所要解決的另一技術問題在于，提供一種用于制備這種濺射靶的方法。

所述技術問題通過一種濺射靶解決，其包含銀合金，

-所述銀合金包含基于銀合金的總量的5至25-重量％的鈀，并且具有

-在25至90μm范圍內的平均顆粒尺寸。

鑒于在銀合金中相對較高份額的鈀，利用根據本發明的濺射靶能夠制備具有較高抗腐蝕性的反射涂層。在本發明的范疇內令人驚喜地發現，盡管在濺射靶的銀合金中的較高份額的鈀，但當銀合金具有在25-90μm范圍內的平均顆粒尺寸時，仍舊能夠在沉積的涂層中實現非常均勻的濺射速率和進而非常低的層厚波動。

優選地，銀合金包含量為7至23-重量％、優選9至21-重量％的鈀。在一種優選的實施方式中，銀合金包含量為7至13-重量％的鈀。作為備選還優選的是，銀合金包含量為17至23-重量％的鈀。鈀的該數量規定是分別基于銀合金的總量而言的。

可選地，銀合金還可以包含其他合金元素作為不可避免的雜質。所述不可避免的雜質可以是金屬雜質。優選地，所述不可避免的雜質保持得盡可能低并且總量上優選量為小于0.5-重量％、優選小于0.05-重量％。這在例如用于制造銀合金的原料金屬已經具有足夠高的純度時可以得到確保。在一種優選的實施方式中，銀合金包含5至25-重量％的鈀，而銀合金中的其他金屬元素(例如作為不可避免的雜質)的總和在數量上小于0.5-重量％、優選小于0.05-重量％或甚至小于0.01-重量。該數量規定是基于銀合金的總重量而言的。

在一種優選的實施方式中，銀合金的平均顆粒尺寸在30-85μm的范圍內、還優選在35-70μm的范圍內。

當銀合金的顆粒具有確定的軸長比時，銀合金的濺射性質可以被進一步優化。在一種優選的實施方式中，銀合金的顆粒具有至少60％、優選至少70％或至少75％或甚至至少85％的平均軸長比。優選地，顆粒的軸長比為最大100％。

如以下還要在測量方法的描述中所闡述的，為了確定平均顆粒軸長比，要確定顆粒的高度(顆粒在濺射靶的厚度方向(也即垂直于濺射表面)上的最大尺寸)和寬度(顆粒垂直于厚度方向或平行于濺射表面的最大尺寸)。針對所述顆粒分別計算顆粒高度與顆粒寬度的比值并且最終計算該比值的平均值(為了以％形式表示而分別乘以100)。在垂直于濺射表面的薄片上確定各個顆粒的軸長比(也即各個顆粒的高度和寬度的比值)。所述濺射表面是通過高能顆粒的轟擊而釋放出原子的平面。

此外，當銀合金的顆粒具有盡可能小的顆粒尺寸變化(以％計)時，可以實現對銀合金的濺射性質的進一步優化。優選地，濺射靶的銀合金具有小于15％、優選11％、更優選小于9％或甚至小于7％的顆粒尺寸的變化。

因為濺射靶的銀合金是結晶材料，在X射線衍射中相應地示出X射線衍射峰。各個X射線衍射峰的強度描述了在合金的晶格和結構中的優先取向。在一種優選的實施方式中，第二強的X射線衍射峰的強度相對于最強的X射線衍射峰的強度的比例的變化為小于35％、優選小于25％。已經示出，滿足該條件的銀合金具有特別有利于均勻的濺射速率的顆粒取向。

優選地，濺射靶的銀合金具有小于100-重量ppm、優選小于50-重量ppm、還優選小于30-重量ppm的氧含量。

優選地，濺射靶由上述銀合金構成。

根據應用的不同而改變濺射靶的幾何形狀。濺射靶可以例如是平面狀(例如呈圓盤或板形式)或管狀的。

根據所計劃的應用還可以在寬泛的范圍內改變濺射靶的尺寸。例如平面狀的濺射靶可以具有0.5m²至0.8m²范圍內的面積。管狀的濺射靶可以例如具有0.5至4m范圍內的長度。

如果有必要，濺射靶還可以敷設在基材上，例如敷設在背板上。濺射靶在基材上的連接(“結合(bonding)”)可以例如借助釬焊(例如銦)完成。還能夠形狀配合地連接在背板上。這對于本領域技術人員來說基本上是已知的。

在另一方面，本發明還涉及一種用于制備上述濺射靶的方法，使包含銀和鈀的熔體在所述濺射靶上凝固，以便得到成形體，所述成形體被加熱到至少200℃的變形溫度并且隨后經歷至少一個變形步驟，并且所述成形體此外還經歷至少一次再結晶(或稱為重結晶)。

包含銀和鈀的熔體可以通過本領域技術人員已知的一般方法、例如熔煉爐(例如在感應熔煉爐中、尤其在真空感應熔煉爐中)中形成。為此，銀金屬和鈀金屬可以以適當的量(也即為了得到具有5至25-重量％的Pd份額的銀合金)加入熔煉爐中并且熔化。作為原材料還可以使用已經包含作為合金元素的鈀的銀合金。為了使不期望的雜質的量保持得盡可能低，有利的是，使用已經具有足夠高純度的原料金屬。例如可以使用分別具有至少99.5％的純度的銀和鈀。熔化過程通常在真空下和/或惰性氣體氛圍(例如氬)中實施。

隨后熔體在模具或鑄模(例如石墨鑄模)中傾出。當熔體在該模具中冷卻并凝固時，就得到堅硬的成形體。

如上所述，成形體被加熱到至少200℃的變形溫度，并且隨后經歷至少一個變形步驟。此外成形體還經歷至少一次再結晶。如以下還要描述的，再結晶可以在變形過程中完成。然而還可能的是，再結晶在變形完成之后實施。此外還可能的是，再結晶不僅在變形過程中而且還在變形完成之后實施。

所述變形例如可以通過滾壓(或輥壓)、鍛造、頂鍛、拉伸、擠出或壓制或兩種或兩種以上變形工藝的結合完成。所述變形工藝本身是本領域技術人員已知的。

原則上在根據本發明的方法的范疇內能夠實現的是，所述變形僅通過唯一一個變形步驟(例如滾壓步驟)完成。作為備選還優選的是，實施至少2個、優選至少4個變形步驟(優選多個滾壓步驟)，例如2-10個或4-8個變形步驟(優選滾壓步驟)。

如果實施兩個或更多個滾壓步驟，則在每個之后的滾壓步驟的滾壓方向都相對于前一個滾壓步驟的滾壓方向相同或調轉約180°。作為備選還可行的是，在兩個或更多個滾壓步驟的情況下實施交叉滾壓，也即在每個之后的滾壓步驟中滾壓方向都分別相對于前一個滾壓步驟調轉90°(要么分別順時針要么分別逆時針)。還可行的是，在每個滾壓步驟中的滾壓方向分別相對于前一個滾壓步驟調轉約360/n°(要么分別順時針要么分別逆時針)，其中，n是滾壓步驟的數量。

在本發明的范疇內被認為有利的是，每個變形步驟優選在變形速率ε為至少2.5s^-1、優選為至少5.5s^-1、還優選為至少7.0s^-1的情況下實施。變形速率的上限不是關鍵的。然而出于工藝技術原因有利的是，變形速率不超過20s^-1、亦或15s^-1的值。

平均變形速率(也即在多個變形步驟的情況下變形速率的平均值)可以例如是至少3.2s^-1、優選至少5.5s^-1、還優選至少7.0s^-1或甚至至少8.5s^-1。平均變形速率的上限不是關鍵的。然而處于工藝技術原因有利的是，平均變形速率不超過20s^-1、亦或15s^-1的值。

如本領域技術人員已知的，所述變形速率由下式計算得出：

其中，n是軋輥的旋轉速度，

H₀是成形體在滾壓步驟之前的厚度，

r′＝r/100，r是成形體在每個滾壓步驟的厚度減少量，并且

R是軋輥半徑。

本領域技術人員基于其專業知識由此能夠順利地實施滾壓步驟，從而實現預設的變形速率，方法是預設每個滾壓步驟的厚度減少量。

在根據本發明的方法中，成形體經歷至少一次再結晶。在此可以涉及動態或靜態的再結晶。如本領域技術人員已知的，動態的再結晶在變形過程中實施。而在靜態的再結晶過程中則不發生變形。對給定的合金在確定方法條件下的再結晶溫度的確定對于本領域技術人員來說能夠基于其普通專業知識順利地實現。

優選地，成形體經歷至少一次動態的再結晶(也即在變形過程中的、也就是說在成形體經歷一個或多個變形步驟過程中)和至少一次靜態的再結晶。

優選地，成形體在變形之前被加熱到的變形溫度為至少500℃、優選至少600攝氏度或甚至至少700℃。在本發明的范疇內，成形體還可以在變形過程中進一步被有源地(例如通過外置的熱源)加熱。然而如果變形體在變形時并不明顯地冷卻，則沒有必要在變形步驟過程中通過外置的熱源進行進一步有源的加熱。

原則上，根據本發明的方法還包括一個或多個冷變形步驟。作為備選可能的是，根據本發明的方法不包括冷變形。

優選地，靜態的再結晶在變形之后通過已變形的成形體的退火進行。優選地，退火溫度為至少500℃、優選至少600℃或甚至至少700℃。退火的持續時長可以以寬泛的范圍變化。例如可以是0.5至5小時的退火時長。

所述變形和有可能實施的在變形之后的靜態的再結晶可以在真空下、在惰性氣體氛圍(例如氮氣)或空氣中進行。

在靜態的再結晶(例如通過上述退火)之后可以使成形體冷卻。作為備選還優選的是，成形體在靜態的再結晶之后淬火，例如通過進入水浴中淬火。

本發明在另一方面涉及上述濺射靶在制造反射層中的應用。

例如可以涉及顯示器或顯示屏中的反射層。反射層基于高質量和較低的層厚波動還可以應用在柔性的顯示器或顯示屏中。

借助以下實施例詳細闡述本發明。

實施例

I.測量方法

在本申請中所引用的參數通過以下測量方法確定：

平均顆粒尺寸

平均顆粒尺寸M通過線段法(DIN EN ISO 643)根據下式確定：

M＝(L*p)/(N*m)

其中，

L：測量線的長度

p：測量線的數量

N：被剖切顆粒的數量

m：放大倍數。

這些數值在3*3＝9個不同的測量位置上分別以3個深度：0mm、3mm和6mm進行測量。

顆粒尺寸的變化

由顆粒尺寸M可以根據以下兩式確定變化量(作為數值A1或備選地作為數值B1)：

A1＝((M_max–M_ave)/M_ave)*100

B1＝((M_ave–M_min)/M_ave)*100

其中，

M_max：顆粒尺寸的最大值

M_min：顆粒尺寸的最小值

M_ave：平均顆粒尺寸。

在本發明的范疇內兩個數值中較高的那個(A1或B1)用于確定顆粒尺寸變化量。

顆粒的平均軸長比(以％計)

為了確定平均的顆粒尺寸軸長比而確定顆粒的高度(顆粒在濺射靶的厚度方向(也即垂直于濺射表面)上的最大尺寸)和寬度(顆粒垂直于厚度方向或平行于濺射表面的最大尺寸)。針對所述顆粒分別計算顆粒高度與顆粒寬度的比值并且最終計算該比值的平均值(為了以％形式表示而分別乘以100)。

在確定顆粒的高度和寬度時如下進行：通過濺射靶制造垂直于濺射表面的薄片。在該薄片上選擇至少兩個帶有分別至少40個顆粒的區域。針對每個顆粒確定其高度(濺射靶在厚度方向上的最大尺寸或延伸量)及其寬度(也即垂直于厚度方向的最大尺寸)。這例如利用帶有尺寸刻度的光學顯微鏡或利用掃描電子顯微鏡完成。針對每個顆粒建立高度和寬度的比值。由所述比值計算得出平均值。

第二強的X射線衍射峰與最強的X射線衍射峰之間的強度比的變化

在濺射靶上在5個不同的位置上實施X射線衍射測量。CuK_α1射線，帶有布拉格布倫塔諾幾何結構的雙回路衍射計，測量面積約為10mm²。

針對每次X射線衍射測量都確定第二強的衍射峰的強度I₂(按照峰值高度)和最強的衍射峰的強度I₁(峰值高度)，并且由這些數值得出強度比R＝I₂/I₁。

根據以下兩式確定強度比的變化(作為數值A2或備選地作為數值B2)：

A2＝((R_max–R_ave)/R_ave)*100

B2＝((R_ave–R_min)/R_ave)*100)

其中，

R_max：強度比的最大值

R_min：強度比的最小值

R_ave：強度比值R的平均值。

在本發明的范疇內，將兩個數值中較高的那個(A2或B2)用于確定X射線衍射強度比的變化。

氧含量

氧含量利用Leco公司的設備根據測量方法COHNS確定。

II.濺射靶的制備

示例1：由具有20-重量％鈀的銀合金制造濺射靶

根據規定的最終組成的量將分別具有99.9％純度的銀和鈀加入真空感應熔煉爐中，并且在1200℃和10^-1mbar條件下熔化(稱重：3.5kg)。將熔體澆鑄到石墨鑄模中并且使該熔體凝固。

所得到的成形體被預熱至750℃(1小時)。通過4個滾壓步驟實施變形。

成形體在滾壓之前和每個滾壓步驟之后的厚度以及針對每個變形步驟相應的厚度減少量和變形速率在表格1中示出。總變形率為60％。

表格1：實施例1中的厚度、厚度減少量和變形速率

如上所述，根據下式以已知方式計算得出變形速率：

其中，n是軋輥的旋轉速度，

H₀是成形體在滾壓步驟之前的厚度，

r′＝r/100，r是成形體在每個滾壓步驟的厚度減少量，并且

R是軋輥半徑。

在實施例1中得出，在滾壓速度是40轉/min，并且壓輥半徑是300mm的條件下針對各個滾壓步驟的變形速率是從8.1至11.4s^-1。

各個滾壓步驟的變形率在18至23％的范圍內。

在第四個滾壓步驟之后，得到了約為500*100*8mm的板。將該板在750℃下退火1小時以再結晶，，并且隨后在水浴中淬火。

銀合金具有以下性質：

圖1示出銀合金的顯微圖像(垂直于濺射表面的薄片)。該圖像借助光學顯微鏡完成，表面以HNO₃在70℃下侵蝕。

所述板最后進行機械加工(銑削)并且與銦結合。

實施例2：制造由具有20-重量％鈀的銀合金組成的濺射靶

根據規定的最終組成的量將銀和鈀加入真空感應熔煉爐中，并且在1200℃和10^-1mbar條件下熔化。將熔體澆鑄在石墨鑄模中并且使該熔體凝固。

所得到的成形體被預熱至250℃(1小時)。通過8個滾壓步驟實施變形。

成形體在滾壓之前和每個滾壓步驟之后的厚度以及針對每個變形步驟相應的厚度減少量和變形速率在表格2中示出。

表格2：實施例2中的厚度、厚度減少量和變形速率

在實施例2中，針對各個滾壓步驟的變形速率是從2.7至4.3s^-1。

各個滾壓步驟的變形率在9至13％的范圍內。

在第四個滾壓步驟之后，得到了約為500*100*8mm的板。將該板在750℃下退火1小時以再結晶，，并且隨后在水浴中淬火。

銀合金具有以下性質：

平均顆粒尺寸： 49μm

顆粒的平均軸長比： 83％

顆粒尺寸的變化： 8.2％。

所述板最后進行機械加工并且與銦結合。

示例3：制造由具有10-重量％鈀的銀合金組成的濺射靶

根據規定的最終組成的量將銀和鈀加入真空感應熔煉爐中，并且在1200℃和10^-1mbar條件下熔化(稱重：1.8kg)。將熔體澆鑄在具有圓形模腔的(也即圓盤狀的)石墨鑄模中并且使該熔體凝固。

所得到的成形體被預熱至900℃(1小時)。通過4個滾壓步驟實施變形。實施交叉滾壓，也即在每個滾壓步驟之后將成形體沿順時針調轉90°。

成形體在滾壓之前和每個滾壓步驟之后的厚度以及針對每個變形步驟相應的厚度減少量和變形速率在表格3中示出。

表格3：實施例3中的厚度、厚度減少量和變形速率

在第四個滾壓步驟之后，得到了約為160*8mm的板。

不實施用于再結晶的最終的退火。

銀合金具有以下性質：

平均顆粒尺寸： 59μm

顆粒的平均軸長比： 62％

顆粒尺寸的變化： 14％

所述板最后進行機械加工并且與銦結合。

示例4：由具有15-重量％鈀的銀合金制造濺射靶

根據規定的最終組成的量將銀和鈀加入真空感應熔煉爐中，并且在1200℃和10^-1mbar條件下熔化(稱重：1.8kg)。將熔體澆鑄在具有圓形模腔的(也即圓盤狀的)石墨鑄模中并且使該熔體凝固。

所得到的成形體被預熱至750℃(1小時)。通過4個滾壓步驟實施變形。通過4個滾壓步驟實施變形。實施交叉滾壓，也即在每個滾壓步驟之后將成形體沿順時針調轉90°。

成形體在滾壓之前和每個滾壓步驟之后的厚度以及針對每個變形步驟相應的厚度減少量和變形速率在表格4中示出。

表格4：實施例4中的厚度、厚度減少量和變形速率

在第四個滾壓步驟之后，得到了約為160*8mm的板。該板在800℃下退火1.5小時以再結晶，并且隨后在水浴中淬火。

銀合金具有以下性質：

平均顆粒尺寸： 60μm

顆粒的平均軸長比： 80％

顆粒尺寸的變化： 10％

所述板最后進行機械加工并且與銦結合。

對照例1：制造由具有20-重量％鈀的銀合金組成的濺射靶

根據規定的最終組成的量將銀和鈀加入真空感應熔煉爐中，并且在1200℃和10^-1mbar條件下熔化。將熔體澆鑄在石墨鑄模中并且使該熔體凝固。

所得到的成形體不被預熱。以冷軋方式通過10個滾壓步驟實施變形。

成形體在滾壓之前和每個滾壓步驟之后的厚度以及針對每個變形步驟相應的厚度減少量和變形速率在表格5中示出。

表格5：對照例1中的厚度、厚度減少量和變形速率

在實施例2中，針對各個滾壓步驟的變形速率是從2.3至4.3s^-1。

在第10個滾壓步驟之后，得到了約為500*100*8mm的板。

銀合金具有以下性質：

平均顆粒尺寸： 95μm

顆粒的平均軸長比： ＜50％

顆粒尺寸的變化： ＞18％

所述板最后進行機械加工并且與銦結合。

反射涂層的層厚均勻度的確定

利用在實施例1中制得的濺射靶(鈀含量為20-重量％)在玻璃基材上濺射得到涂層(在500V直流(DC)，0.2A，100W條件下)。根據在玻璃基材的10個點上的測量顯示，該層的層厚波動小于5％。電弧速率明顯低于1μarc/h。

利用在對照例1中制得的濺射靶(鈀含量為20-重量％)同樣在玻璃基材上濺射得到涂層(在500V直流，0.2A，100W條件下)。根據在玻璃基材的10個點上的測量顯示，該層的層厚波動大于10％。

如上示例可知，利用根據本發明的濺射靶能夠制造具有非常恒定的層厚的反射涂層。而且電弧速率可以保持得極低。此外，因為濺射靶還具有相對高的鈀份額，確保了非常好的抗腐蝕性。