YSZ陶瓷靶材,是以氧化钇稳定氧化锆(YSZ)为核心原料,经粉体精制、成型、高温烧结等工艺制备的特种功能陶瓷材料,专用于溅射、蒸发等薄膜沉积场景,广泛适配物理气相沉积(PVD)、电子束物理气相沉积(EB-PVD)等主流薄膜制备工艺,是热障涂层、功能薄膜制备的核心基材。
YSZ材料体系通过在二氧化锆(ZrO2)基体中掺杂6~8wt.%氧化钇(Y2O3)制备而成,掺杂过程中,Y³⁺取代晶格中的Zr⁴⁺并产生可控氧空位,使材料在保持优异电子绝缘性能的基础上,具备稳定的高温氧离子传导特性。同时,氧化钇掺杂可将氧化锆高温立方相、四方相稳定至室温环境,规避纯二氧化锆在降温过程中因晶型相变引发的体积骤变、开裂失效问题,大幅提升材料热循环稳定性与结构可靠性。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国YSZ陶瓷靶材行业研究及十五五规划分析报告》显示,YSZ陶瓷靶材可实现99%~99.9999%梯度高纯制备,可根据设备与工艺需求加工为圆片、矩形板、柱状等多种规格形态,材料熔点可达2600℃以上,具备耐高温、低热导率、抗热震、化学稳定性优异等特点。按照下游应用场景,YSZ陶瓷靶材主要分为热障涂层专用靶材与电子功能薄膜专用靶材两大类。
热障涂层(TBC)是YSZ陶瓷靶材最核心的应用领域。依托EB-PVD工艺制备的YSZ热障涂层,微观结构致密、隔热性能优异,可有效降低航空发动机、工业燃气轮机涡轮叶片的基体工作温度,将部件耐受温度提升约150℃,显著提升高温部件使用寿命与整机热端温度裕度。高纯YSZ陶瓷靶材也是半导体、光通信、精密电子领域的关键镀膜材料,通过PVD工艺可制备高致密、高绝缘、性能均匀的YSZ功能薄膜,作为半导体器件高K栅介质薄膜、绝缘防护薄膜使用。
在我国,2023年3月1日,中国表面工程协会批准发布的团体标准《电子束物理气相沉积用8YSZ陶瓷靶材 技术条件》(T/CSEA 26-2023)实施,规定了采用化学共沉淀法、电熔法合成的高纯氧化钇部分稳定氧化锆原材料所制备的陶瓷靶材的技术要求、质量保证、标志、包装、运输和贮存等。
新思界
行业分析人士表示,有研资源环境技术研究院(北京)有限公司建立了YSZ陶瓷靶材产业化制备技术,是我国EB-PVD热障涂层用YSZ陶瓷靶材的主要供应商之一。2024年,有研资环规划建设高性能稀有金属功能陶瓷与薄膜材料产业化制备技术攻关项目,项目建成后年产YSZ靶材30吨,主要为国产航空发动机及燃气轮机提供原材料。内蒙古包头市昆区稀土陶瓷科技小院在电子束物理气相沉积(EB-PVD)用陶瓷靶材(YSZ)等方面取得了众多成果,实现了稀土陶瓷热障涂层材料及EB-PVD靶材制备产业化。
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