DE3537191C2

DE3537191C2 -

Info

Publication number: DE3537191C2
Application number: DE3537191A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Urawa Saitama Jp Hijikata; Katsuyuki Ohmiya Saitama Jp Sato; Hitoshi Kuki Saitama Jp Maruyama; Ryoko Kumagaya Saitama Jp Furuhashi
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1989-05-18
Also published as: US4620872A; DE3537191A1

Description

Die Erfindung betrifft eine verbrauchbare mehrphasige Sinter elektrode für die Sputtertechnik zur Herstellung durch Zerstäubung eines dünnen Films (Dünnschicht) aus einem Seltenen Erdmetall und einem Übergangsmetall (Metall der Eisengruppe). Derartige Mate rialien finden aufgrund ihrer möglichen Anwendung als magnetooptische Aufzeichnungsmaterialien zunehmende Beach tung. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Sinterelektrode.

Gegenwärtig werden drei Typen von Elektrodenmaterialien (nachstehend auch Targetmaterialien) zur Sputterbildung von Dünnschichten aus Kombinationen von Seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen (Metalle der Eisengruppe) verwendet.

Beim ersten Typ handelt es sich um ein Legierungstargetmaterial mit einem Sauerstoffgehalt von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent, das durch Schmelzen von zwei verschiedenen Metallen in einem elektrischen Licht bogenofen entweder unter Vakuum oder in einer Inertgas atmosphäre hergestellt wird (dieser Typ von Targetmaterial besteht aus 30 bis 50 Gewichtsprozent Seltenen Erdmetallen von 70 bis 50 Gewichtsprozent Übergangsmetallen) (z. B. Chaudhari, Cuomo and Gambino; Amorphous Metallic Films for Bubble Domain Applications, IBM J. Res. Develop. 17/66, 1973, S. 66-68).

Der zweite Typ ist ebenfalls ein Legierungstargetmaterial, bei dem es sich aber um ein Verbundmaterial aus Spänen von Seltenen Erdmetallen, die auf eine Folie aus einem Über gangsmaterial aufgebracht sind, oder um eine Kombination aus Übergangsmetallspänen, die auf eine Folie aus Seltenen Erdmetallen aufgebracht sind, handelt. Diese Variante ist in dem Artikel von Yamamoto, Naoe and Yamanaka, Preparation of rare earth element/transition metal based amorphous film by simultaneous sputtering; Transactions of IEE of Japan, A, 97, 11:563, 1977, beschrieben.

Der dritte Typ ist ein Targetmaterial, das erhalten wird, indem man durch Lichtbogenschmelzen einen Legierungsblock herstellt, den Block in feine Teilchen zerteilt und das erhaltene Legierungspulver durch Warmpressen zu einem kompakten Pro dukt verarbeitet. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in dem Artikel von C. H. Bajorek und R. J. Kobliska "Amorphous Materials for Micrometer and Submicrometer Bubble Domain Technology; IBM J. Res. Develop., 20: 271, 1976, beschrieben.

Das Verfahren zur Herstellung des ersten Typs von Targetmaterial hat folgende Nachteile:

a) Während dem Lichtbogenschmelzen kommt es zur Absonderung von Spurenelementen; das Legierungsprodukt weist Rest hohlräume und Gießfehlstellen auf; die Legierung macht aufgrund ihrer Brüchigkeit Schwierigkeiten beim Schmieden, Warmbehandeln und anderen üblicherweise angewandten Verfahren, um in der Struktur und der Zusammensetzung von Legierungen eine homogene Beschaffenheit zu ge währleisten, was beträchtliche Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Blocks von homogener Zusammen setzung bereitet, so daß das erhaltene Targetmaterial und somit der durch Zerstäuben des Targets gebildete Film zu einer ungleichmäßigen Zusammensetzung neigt.
b) Die Größe des Targetmaterials hängt von der Größe des verwendeten Lichtbogenofens ab. Die Brüchigkeit des Materials bereitet beträchtliche Schwierigkeiten bei der Herstellung eines Produkts von erhöhter Quer schnittfläche.
c) Der Lichtbogenschmelzvorgang allein reicht nicht aus, um Targetmaterialien der gewünschten Form (insbesondere dünnwandige Materialien) herzustellen. Um die gewünschten Formen zu erhalten, ist eine an schließende Bearbeitung, z. B. Schneiden oder Schleifen, erforderlich, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark beeinträchtigt.

Der erste Typ von nach dem vorstehend beschriebenen Ver fahren hergestellten Targetmaterial weist fol gende Nachteile auf:

d) Das Targetmaterial neigt aufgrund seiner geringen Festig keit (Biegefestigkeit ≦ 20 N/mm²) leicht zu Rißbil dungen und ist schwer handhabbar.
e) Durch den bei Zerstäubungsverfahren angewandten thermi schen Schock kommt es sehr leicht zu Rißbildungen.
f) Das Targetmaterial weist einen hohen Sauerstoffgehalt (0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent) auf, so daß der durch Zer stäuben dieses Targetmaterials gebildete dünne Film zur Ausbildung eines Films mit senkrechter Magnetisie rung zur Verwendung bei magnetooptischen Aufzeichnungen nicht gut geeignet ist.
g) Die Größe des Targetmaterials hängt von der Größe des verwendeten Lichtbogenofens ab. Der maximale Durch messer, der sich gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik erzielen läßt, beträgt 60 mm.
h) Die beim Zerstäuben dieses Targetmaterials in einem Magnetron (Ar-Partialdruck 1 × 20^-2 Torr, Leistung 0,5 A × 145 V, Vorzerstäubungszeit 30 min, Abstand zwi schen Glassubstrat und Target 70 mm, Vorspannung 0 V, Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats 10 U/min) ist relativ gering (1000 bis 2000 Å/min).

Das Verfahren zur Herstellung des zweiten Typs von Verbund targetmaterialien weist folgende Nachteile auf:

a) Zwischen der Folie und den Spänen kommt es leicht zu abnormen Entladungen.
b) Eine ungleichmäßige Verteilung von Spänen von Seltenen Erdmetallen und Spurenelementen auf der Über gangsmetallfolie erschwert die Herstellung eines Films mit gleichmäßiger Zusammensetzung.

Das gemäß diesem Verfahren hergestellte Targetmaterial weist folgende Nachteile auf:

c) Es kann nicht gedreht oder umgewendet werden. Eine Ge währleistung einer gleichmäßigen Verteilung der Späne bei der Anwendung ist schwierig.
d) Es besteht eine Tendenz zur Konzentration des Magnet flusses im Folieninnern anstatt an dessen Oberfläche. Die Späne auf der Folie verhindern die Bildung eines gleichmäßigen Magnetfelds.
e) Wie beim ersten Typ von Verbundtargetmaterialien ist die durch Zerstäuben mittels eines Magnetrons erzielte Abscheidungsgeschwindigkeit (unter den in (h) erwähnten Zerstäubungsbedingungen) relativ nieder (1000 bis 2000 Å/min).

Beim dritten Typ von Targetmaterialien und den Verfahren zu deren Herstellung treten folgende Nachteile auf:

a) Das Targetmaterial ist aus einem Pulver einer inter metallischen Verbindung hergestellt und daher spröde.
b) Auf der Pulveroberfläche bildet sich leicht ein Oxid, wodurch ein Produkt mit einem im Vergleich zum ersten und zweiten Typ von Targetmaterialien höheren Sauer stoffgehalt entsteht. Daher kommt es bei einer unsach gemäßen Handhabung während des Zerstäubungsverfahrens zur Bildung eines dünnen Films, der sich nicht zur Ver wendung bei der Aufzeichnung unter senkrechter Magneti sierung eignet.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Targetma terials, welches dem vorstehend erläuterten dritten Typ zugeordnet werden kann, ist aus der US-PS 38 56 579 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein pulverförmiges Seltenes Erd metall, nämlich Samarium, Praseodym oder Yttrium mit pulver förmigem Kobalt vermischt und das Pulvergemisch entweder zu einer Legierung verarbeitet oder einer Warmverformung bei relativ niederer Temperatur unterworfen. Das lediglich durch Warmverformung gebildete kompaktierte Produkt unter liegt jedoch leicht der oberflächlichen Oxidation und führt daher bei der Anwendung als Targetmaterial zu den vorstehend bereits erläuterten Nachteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbrauchbare mehrphasige Sinterelektrode bereitzustellen, die eine gleich mäßige innere Zusammensetzung, hohe Werte für Dichte und Festigkeit und einen geringen Sauerstoffgehalt aufweist.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzu geben, das zur großtechnischen Herstellung des Materials für eine solche Elektrode von geringer Dicke und großem Durchmesser geeignet ist. Die erfindungsgemäße Steuerelektrode soll eine ausreichend hohe Festig keit und eine große Beständigkeit gegenüber einer thermi schen Beanspruchung aufweisen, so daß sie thermischen Schocks, die bei der Handhabung und Zerstäubungsverfahren auftreten können, standhält und gedreht und umgewendet werden kann. Außerdem soll der Sauerstoffgehalt des Elektrodenmaterials aus reichend niedrig sein, so daß es möglich ist, durch Zer stäubungstechnik rasch einen für magnetooptische Aufzeich nungszwecke geeigneten Film mit senkrechter Magnetisie rung zu bilden.

Aufgrund umfangreicher Untersuchungen mit dem Ziel zur Lö sung dieser Aufgabe wurden erfindungsgemäß die nachstehend wiedergegebenen Beobachtungen gemacht.

Verwendet man ein Seltenes Erdmetall und ein Übergangs metall als physikalisch getrennte Ausgangsmaterialien an stelle einer Legierung dieser Bestandteile, wie es beim dritten Typ von herkömmlichen Verbundtargetmaterialien der Fall ist, und wird ein Gemisch aus einem Übergangsmetall mit einem Seltenen Erdmetall, bei dem es sich um Pulver, kleine Teilchen oder Späne handelt, der Wärmeformung bei Temperaturen unterhalb des eutektischen Punkts des Gemi sches unterworfen, so läßt sich leicht ein großvolumiges Verbundtargetmaterial ohne erhöhten Sauerstoffgehalt her stellen. Überraschenderweise weisen die erhaltenen Target materialien eine höhere Dichte und Festigkeit als der dritte Typ von herkömmlichen Targetmaterialien auf, was auf die plastische Deformation und die Festphasen-Diffu sionsbindung zwischen dem Seltenen Erdmetall und dem Über gangsmetall zurückzuführen ist. Ferner wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren die großtechnische Herstellung von Targetmaterialien von geringer Dicke und großem Durchmesser erleichtert.

Gegenstand der Erfindung ist eine verbrauchbare mehrphasige Sinterelektrode für die Sputtertechnik bestehend aus 30 bis 50 Gew.-% mindestens eines Seltenen Erdmetalls aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm, Er und Legierungen davon und zum rest lichen Anteil aus mindestens einem Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Co, Ni und Legierungen davon sowie zufälligen Verunreinigungen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Struktur des Elektrodenmaterials aus Teilchen des oder der Seltenen Erdmetalle, Teilchen des oder der Übergangs metalle und einer intermetallischen Verbindung aus Seltenem Erdmetall und Übergangsmetall besteht, wobei die interme tallische Verbindung in Form einer Schicht an der Grenz fläche zwischen den Teilchen der Seltenen Erdmetalle und der Übergangsmetalle oder in Form von dispergierten Inseln vorliegt und daß das Elektrodenmaterial höchstens 0,1 Gew.-% zufälliger Verunreinigungen von Elementen der Grup pe IIIA des Periodensystems, Si, Ca und Al, nicht mehr als 0,1 Gew.-% C, P oder S bzw. nicht mehr als 0,3 Gew.-% Ta oder Mn enthält.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Gemisch aus 30 bis 50 Gew.-% mindestens eines Seltenen Erdmetalls aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm, Er und Legierungen davon in Form eines Pulvers, von feinen Teilchen, Spänen oder Kombinationen davon und aus einem Pulver mindestens eines Übergangsmetalls aus der Gruppe Fe, Co, Ni und Legierungen davon unter ver mindertem Duck einer Wärmeverformung unterzogen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wärmeverformung bei einer Temperatur von 600°C oder darüber, die zur Bil dung einer intermetallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Teilchen der Seltenen Erdmetalle und der Übergangsmetalle ausreicht, die jedoch unterhalb des eutektischen Punkts des Systems der Metallkomponenten liegt, durchgeführt wird.

Fig. 1(a) stellt eine Mikrophotographie dar, die die Metall struktur eines Elektrodenmaterials einer Ausführungs form der Erfindung zeigt.

Fig. 1(b) stellt in schemati scher Darstellung eine Teilvergrößerung der Struktur von Fig. 1(a) dar.

Fig. 2 ist eine Mikrophotographie, die die Metallstruktur eines gesinterten Elektrodenmaterials gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 3 bis 5 sind Mikrophotographien, die die Metallstrukturen von gesinterten Elektrodenmaterialien gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert.

I. Ausgangsmaterialien

Die Seltenen Erdmetalle (Gd, Tb und Dy) und deren Legie rungen liegen in Form von Pulvern, kleinen Teilchen, Spänen oder Kombinationen davon vor. Die durchschnittliche Größe dieser Produkte beträgt 10 µm bis 5 mm, wobei ein Bereich von 10 µm bis 0,8 mm für Pulver und ein Bereich von 0,8 bis 5 mm für kleine Teilchen und Späne gilt. Liegt die durchschnittliche Größe dieser Produkte unter 10 µm, so ergibt sich ein Elektrodenmaterial mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 0,5 Prozent. Ein daraus durch Zerstäuben her gestellter Film eignet sich nicht gut als Film mit senk rechter Magnetisierung für magnetooptische Aufzeichnungs verfahren. Übersteigt andererseits die durchschnittliche Größe der Seltenen Erdmetalle oder Legierungen davon den Wert von 5 mm, so kommt es zu einer ungleichmäßigen Ver teilung der Komponenten im Elektrodenmaterial und die Zusammen setzung eines durch Zerstäuben dieses Elektrodenmaterials her gestellten dünnen Films variiert von einer Stelle zur an deren. Eine besonders bevorzugte durchschnittliche Größe liegt im Bereich von 0,1 bis 3 mm.

Die als Ausgangsmaterial verwendeten Seltenen Erdmetalle weisen vorzugsweise einen hohen Reinheitsgrad (99 Prozent) und insbesondere einen niederen Sauerstoffgehalt (0,4 Gewichtsprozent) auf.

Das andere Ausgangsmaterial, d. h. das Pulver aus Fe, Co oder Legierungen davon weist vorzugsweise eine durch schnittliche Teilchengröße von 1 bis 200 µm auf. Liegt diese durchschnittliche Teilchengröße unter 1 µm, so müssen die kleinen Teilchen zur Gewährleistung einer er höhten relativen Dichte mit ausreichend hohem Druck ver preßt werden. Übersteigt die durchschnittliche Teilchen größe 200 µm, so kommt es zu einer willkürlichen Ver teilung des Elektrodenmaterials und zur Ausbildung einer un gleichmäßigen Zusammensetzung. Ferner lassen sich über mäßig große Teilchen nicht innig mit den Seltenen Erd metallen vermischen.

Wie die Seltenen Erdmetalle weisen die Übergangsmetalle vorzugsweise einen hohen Reinheitsgrad und insbesondere einen niederen Sauerstoffgehalt (<0,4 Gewichtsprozent) auf.

Die Mengenverhältnisse der mit den Übergangsmetallen zu vermischenden Seltenen Erdmetalle werden unter Berück sichtigung der gewünschten Eigenschaften der durch Zer stäuben der Elektrode erhaltenen dünnen Filme festgelegt. Vorzugsweise beträgt der Anteil für die Sel tenen Erdmetalle 30 bis 50 Gewichtsprozent und für die Übergangsmetalle 70 bis 50 Gewichtsprozent.

Werden Spurenkomponenten zugesetzt, so werden diese vor zugsweise mit den Seltenen Erdmetallen oder Übergangsme tallen legiert, wodurch kleine Teilchen von Legierungen Seltener Erdmetalle und/oder Pulver von Übergangsmetallegierungen entstehen. Dadurch soll verhindert werden, daß die interne Zusammensetzung des Elektrodenmaterials un gleichmäßig wird.

II. Warmverformung

Beispiele für Warmverformungsverfahren sind Warmpressen, HIP, Warmschmieden und Warmwalzen. Diese Verfahren können zur Herstellung von Elektrodenmaterialien verwendet werden. Das Warmpreßverfahren eignet sich zur Herstellung von Elektrodenmaterialien in Form von dünnen Folien.

Um ein Elektrodenmaterial mit niederem Sauerstoffgehalt herzustellen, muß der Warmpreßvorgang entweder unter Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre (z. B. Argon mit einem Taupunkt von -60°C oder darunter) durchgeführt werden. Bei Anwendung von Vakuum beträgt der bevorzugte Druckbe reich 0,013 bis 1,3 · 10^-6 mbar. Die Temperatur beim Warmpreßvor gang muß unterhalb des eutektischen Punkts des Systems der im Gemisch aus Seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen vorliegenden Metallkomponenten liegen. Wird das Gemisch beim eutektischen Punkt oder darüber dem Warmpreßvorgang unterzogen, bildet sich eine flüssige Phase und die Gefahr der Oxidation von Metallen steigt, so daß ein Ma terial mit einem Sauerstoffgehalt von 0,5 Prozent oder mehr entsteht. Als weitere Schwierigkeit tritt die flüssige Phase unter Druck aus dem System aus, was weitere Schwie rigkeiten verursachen kann. Als Anhaltspunkte werden fol gende eutektische Punkte angegeben: 840°C für das Fe-Tb- System, 695°C für das Fe-Co-Tb-System, 830°C für das Fe-Tb- Gd-System und 630°C für das Gd-Co-System.

Das Warmpreßverfahren wird vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 100 bis 200 bar durchgeführt.

Der Warmpreßvorgang verursacht eine plastische Deforma tion der im Gemisch vorhandenen Metalle, eine partielle Festphasendiffusion zwischen dem Seltenen Erdmetall un dem Übergangsmetall und eine anschließende Bildung einer intermetallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen beiden Metallen, was zu einer Vereinigung der Metalle führt. Aufgrund dieser Erscheinungen ergeben sich höhere Dichten und eine Verknüpfung der Seltenen Erdmetalle, die beispielsweise in Form von kleinen Teilchen vorliegen, und den Übergangsmetallen, die in Pulverform vorliegen, was zur Bildung von Elektrodenmaterial von hoher Festigkeit führt.

Das Gemisch aus Seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen kann ausreichend lang unter den Bedingungen des Warmpreß vorgangs gehalten werden, so daß die vorerwähnten Er scheinungen auftreten. Diese Zeitspanne (nachstehend auch als Verweilzeit bezeichnet), die je nach Temperatur und Druck des Warmpreßvorgangs variiert, soll im allgemeinen mindestens 2 Stunden betragen.

Das durch den Warmpreßvorgang hergestellte Verbundtarget material ist vorzugsweise nicht dünner als 1 mm. Bei einer Dicke von weniger als 1 mm ist es schwierig, Elektrodenmaterial mit großen Durchmessern herzustellen und die Dicke, die in der Praxis zerstäubt werden kann, ist praktisch Null. Ein zur Verwendung bei der Magnetron-Zerstäubung vorge sehenes Elektodenmaterial ist vorzugsweise nicht dicker als 3 mm, um eine Abnahme der Magnetflußdichte an der Ober fläche und damit des Zerstäubungswirkungsgrads zu verhin dern. Zur Herstellung einer dünnen Elektrode, die sich beispielsweise zur Verwendung bei der Magnetron-Zer stäubung eignet, liegt die durchschnittliche Größe der Seltenen Erdmetalle in Form von Pulver, Teilchen oder Spänen vorzugsweise nich über der gewünschten Dicke der Elektrode.

Beim HIP-Verfahren, Heißwalzen oder Heißschmieden als Warmverformungstechniken wird ein Gemisch aus Seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen wie beim Warmpreßver fahren hergestellt. Die nachstehende Verfahrensweise wird bevorzugt: Das Gemisch wird in eine Dose, typischerweise aus rostfreiem Stahlblech, die die Form einer Scheibe, einer rechteckigen Platte oder einer anderen Form aufweist, die der ferti gen Elektrode entspricht, unter Vakuum bei einem Druck von beispielsweise 1,3 bis 6,5 · 10^-6 mbar gepackt. Das in der Dose befindliche Gemisch wird dem HIP-Verfahren, Warmwalzverfahren oder Warmschmiedeverfahren unterworfen.

Erfindungsgemäß wurden verschiedene Untersuchungen an nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Sinterelektroden durchgeführt. Die Struktur der Elektrodenmaterialien ist so beschaffen, daß eine Phase einer intermetallischen Verbindung aus Seltenen Erd metallen und Übergangsmetallen an der Grenzfläche zwischen den Teilchen aus Seltenen Erdmetallen und Übergangsme tallen vorliegt (diese Phase aus der intermetallischen Verbindung aus den Seltenen Erdmetallen und den Übergangs metallen wird nachstehend kurz als intermetallische Ver bindungsphase bezeichnet). Dabei wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Elektrode unter rascher Bildung einer Folie mit senkrechter Magnetisierung, die sich für magnetooptische Aufzeichnungszwecke eignet, zerstäubt wer den kann.

Nachstehend sind Einzelheiten über die erfindungsgemäße Sinter elektrode angegeben.

I) Bestandteile und ggf. vorhandene Verunreinigungen

Die erfindungsgemäße Sinterelektrode besteht aus mindestens einem Seltenen Erdmetall, wobei der Rest aus mindesens einem Übergangsmetall und ggf. vorhandenen Verunreinigungen besteht.

Beim Seltenen Erdmetall als einer Komponente handelt es sich um mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm, Er und Legierungen davon. Bei den Legie rungen der Seltenen Erdmetalle handelt es sich um Kombina tionen von zwei oder mehr Metallen aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm und Er.

Bei der anderen Komponente, d. h. dem Übergangsmetall, handelt es sich um mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Fe, Co, Ni und Legierungen davon. Bei den Legie rungen der Übergangsmetalle handelt es sich um Kombina tionen von zwei oder mehr Metallen aus der Gruppe Fe, Co und Ni.

Beispiele für ggf. vorhandene Verunreinigungen sind Ele mente aus der Gruppe IIIA des Periodensystems, Si, Ca, Al, C, P, S, Ta, Mn und O.

II) Zusammensetzung

Die erfindungsgemäße Sinterelektrode be steht aus 30 bis 50 Gewichtsprozent mindestens eines der unter I) angegebenen Seltenen Erdmetalle oder Legie rungen, während der Rest eine Kombination aus mindestens einem der Bestandteile der in I) angegebenen Übergangsme talle und Legierungen davon und Verunreinigungen besteht.

Liegt der Gehalt an Seltenen Erdmetallen oder Legierungen davon unter 30 Gewichtsprozent oder über 50 Gewichtsprozent, so läßt sich die erhaltene Sinterelektrode nicht unter Bildung von Filmen mit praxisgerechten Magnetisie rungseigenschaften zerstäuben, da anstelle einer zur Film oberfläche senkrechten Magnetisierung eine in sämtlichen Richtungen verlaufende Magnetisierung erfolgt und die Koerzitivkräfte der Filme gering sind. Daher ist erfin dungsgemäß der Gehalt an Seltenen Erdmetallen oder Legie rungen davon auf den Bereich von 30 bis 50 Gewichtsprozent beschränkt.

Aus praktischen Gesichtspunkten ist es bei der Herstellung der Ausgangsmaterialien unvermeidlich, daß die erfindungs gemäße Sinterelektrode höchstens 0,1 Gewichts prozent an zufällig vorhandenen Verunreinigungen von Ele menten der Gruppe IIIA des Periodensystems, Si, Ca und Al, nicht mehr als 0,1 Gewichtsprozent C, P oder S oder nicht mehr als 0,3 Gewichtsprozent Ta oder Mn enthält.

III) Sauerstoffgehalt

Die in der erfindungsgemäßen Sinterelektrode vorhandene Sauerstoffmenge in Form von zufällig vorhan denen Verunreinigungen beträgt höchstens 0,3 Gewichtspro zent, was unter dem Sauerstoffgehalt von herkömmlichen Legierungstargetmaterialien liegt. Aufgrund dieses Sauer stoffgehalts weist ein durch Zerstäuben der erfindungs gemäßen Sinterelektrode gebildeter Film die zur Verwendung bei magnetooptischen Aufzeichnungs vorgängen erforderlichen senkrechten Magnetisierungseigen schaften auf.

IV) Metallstruktur

Wie aus der Mikrographie von Fig. 3 hervorgeht, besitzt die erfindungsgemäße Sinterelektrode eine Metallstruktur, in der an der Grenzfläche zwischen den Teilchen aus Seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen eine Phase einer intermetallischen Verbindung vorliegt. Diese Phase aus der intermetallischen Verbindung kann, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Schicht bilden. Eine andere Mög lichkeit besteht darin, daß sie in Form von zufälligen (dispergierten) Inseln vorliegt. Um eine starke Bindung zwischen den Seltenen Erdmetallen und den Übergangsme tallen zu gewährleisten, liegt die Phase der intermetalli schen Verbindung vorzugsweise in Form einer Schicht vor.

Der Anteil der Phase der intermetallischen Verbindung am Elektrodenmaterial beträgt vorzugsweise 0,2 bis 80 Vo lumenprozent unter Ausschluß von Poren. Liegt der Anteil der Phase der intermetallischen Verbindung unter 0,2 Volu menprozent, so werden die Teilchen so schwach aneinander gebunden, daß eine Handhabung oder Bearbeitung ohne Be schädigung schwierig ist. Übersteigt der Gehalt der Phase der intermetallischen Verbindung 80 Volumenprozent, so wird das Material so spröde, daß es während der Handhabung leicht bricht oder an der Oberfläche als Ergeb nis einer thermischen Beanspruchung während des Zerstäu bungsverfahrens Mikrorisse entstehen, die schließlich einen vollständigen Ausfall verursachen können. Insbeson dere liegt der Anteil der Phase der intermetallischen Ver bindung im Bereich von 1 bis 50 Volumenprozent.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Dabei wird für das erfindungsgemäße Elektro denmaterial auch die Bezeichnung "Targetmaterial" oder "Verbundtargetmaterial" verwendet.

Beispiel 1

Kleine Teilchen (durchschnittliche Größe 2 mm) von Tb mit einer Reinheit von 99,95 Prozent (Sauerstoffgehalt 0,03 Prozent) und Eisenpulver (-100 mesh, entsprechend einer Maschenweite von 0,147 mm) mit einer Reinheit von 99,9 Prozent (Sauerstoffgehalt 0,005 Prozent) werden in dosierten Mengen in einer Zusammensetzung von 49 Gewichts prozent Tb und 51 Gewichtsprozent Fe bereitgestellt. Die Tb-Teilchen und das Fe-Pulver werden unter Verwendung ei ner Kugelmühle 30 Minuten in Toluol vermischt. Das Gemisch wird aus der Kugelmühle entnommen und getrocknet. Ein Teil (200 g) des getrockneten Gemisches wird in eine Warm preßform (Innendurchmesser 127 mm) gegeben und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 800°C/h bei einem Druck von 1,3 · 10^-4 mbar oder darunter erwärmt. Sobald die Tempera tur in der Form 800°C erreicht, wird die Beschickung bei einer Verweilzeit von 1 h einem Warmpreßvorgang mit 150 bar unterworfen. Nach Beendigung des Warmpreßvorgangs wird der Preßling im Ofen abgekühlt. Die Oberfläche des entnommenen Preßlings wird poliert. Man erhält ein Ver bundtargetmaterial in Form einer dünnen Folie von 127 mm Durchmesser und einer Dicke von 2,0 mm.

Eine mikroskopische Betrachtung dieses Verbundtargetma terials ergibt, daß an einem Teil der Grenzfläche zwischen den Tb- und Fe-Teilchen eine Phase einer intermetallischen Verbindung vorliegt. Dieses Targetmaterial weist eine relative Dichte von 96 Prozent, eine Biegefestigkeit von 80 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,12 Prozent auf.

Das vorstehende Verfahren wird wiederholt, mit der Abände rung, daß die kleinen Tb-Teilchen durch entsprechende Teilchen mit einer Reinheit von 99,8 Prozent und einem O₂-Gehalt von 0,06 Prozent ersetzt werden. Man erhält im wesentlichen die gleichen Ergebnisse.

Beispiel 2

Kleine Teilchen (durchschnittliche Größe 0,5 mm) von Tb mit einer Reinheit von 99,95 Prozent (O₂-Gehalt 0,03 Pro zent) und ein Pulver aus einer Fe-Co-Legierung mit 8 Ge wichtsprozent Co <100 µm mit einer Reinheit von 99,9 Prozent (O₂-Gehalt 0,005 Prozent) werden in so dosierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammensetzung von 48 Gewichtsprozent Tb, 48 Gewichtsprozent Fe und 4 Ge wichtsprozent Co ergibt. Diese Ausgangsmaterialien werden gemäß Beispiel 1 vermischt, getrocknet und der Warm pressung unterzogen, mit der Abänderung, daß die Form mit 110 g Material beschickt wird und die Temperatur beim Warmpressen 600°C beträgt. Der Preßling wird aus der Form entnommen und poliert. Man erhält ein Verbundtargetmaterial in Form einer dünnen Folie mit einem Durchmesser von 127 mm und einer Dicke von 1,0 mm.

Dieses Targetmaterial weist an einem Teil der Grenzfläche zwischen den Tb- und Fe-Co-Teilchen eine Phase einer inter metallischen Verbindung auf. Dieses Verbundmaterial besitzt eine relative Dichte von 97,5 Prozent, eine Biegefestigkeit von 60 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,18 Pro zent.

Das vorstehend beschriebene Verfahren wird wiederholt, mit der Abänderung, daß die kleinen Tb-Teilchen durch ent sprechende Teilchen mit einer Reinheit von 99,8 Prozent und einem O₂-Gehalt von 0,06 Prozent ersetzt werden. Es werden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten.

Beispiel 3

Kleine Teilchen (durchschnittliche Größe 0,1 mm) einer Tb-Gd-Legierung (59 Gewichtsprozent Tb, 41 Gewichtsprozent Gd) mit einer Reinheit von 99,95 Prozent (O₂-Gehalt 0,03 Prozent) und Eisenpulver <100 µm werden in so dosierten Mengen vorgelegt, daß sich eine Zusammensetzung aus 29 Ge wichtsprozent Tb, 20 Gewichtsprozent Gd und 51 Gewichts prozent Fe ergibt. Die Tb-Gd-Teilchen und das Fe-Pulver werden unter Verwendung einer Kugelmühle etwa 1 h in Toluol vermischt. Das Gemisch wird aus der Kugelmühle entnommen und getrocknet. Ein Teil (110 g) des getrockneten Gemisches wird in eine Warmpreßform (Innendurchmesser 127 mm) ge bracht und mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 800°C/h bei einem Druck von 1,3 · 10^-4 mbar oder darunter erwärmt. Nach Erreichen einer Temperatur von 800°C in der Form wird die Beschickung bei einer Verweilzeit von 3 h einem Warm preßvorgang bei 150 bar unterworfen. Nach beendetem Warmpressen wird der Preßling entnommen und poliert. Man erhält ein Verbundtargetmaterial in Form einer dünnen Folie mit einem Durchmesser von 127 mm und einer Dicke von 1,0 mm.

Der überwiegende Teil der Grenzfläche zwischen den kleinen Teilchen der Tb-Gd-Legierung und den Fe-Teilchen in die sem Verbundmaterial besteht aus einer intermetallischen Verbindung. Das Verbundmaterial weist eine relative Dichte von 96,9 Prozent, eine Biegefestigkeit von 90 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,28 Prozent auf.

Vergleichsbeispiel

Gemäß Beispiel 1 wird ein Verbundtargetmaterial herge stellt, mit der Abänderung, daß die Beschickung in der Warmpreßform auf 850°C, d. h. über dem eutektischen Punkt des Tb-Fe-Systems, gehalten wird. Das erhaltene Target material weist eine relative Dichte von 99 Prozent, eine Biegefestigkeit von 30 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentra tion von 2,0 Prozent auf. Ferner kommt es zu einem Aus laufen von geschmolzenem Metall aus der Form.

Beispiel 4

Kleine Teilchen (1 mm) von Gd mit einer Reinheit von 99,9 Prozent (O₂-Gehalt 0,04 Prozent) und Co-Pulver <150 µm mit einer Reinheit von 99,9 Prozent (O₂-Gehalt 0,005 Pro zent) werden in dosierten Mengen bereitgestellt, so daß sich eine Zusammensetzung von 47 Gewichtsprozent Gd und 53 Gewichtsprozent Co ergibt. Diese Ausgangsmaterialien werden sodann gemäß Beispiel 1 verarbeitet, mit der Ab änderung, daß die Warmpreßtempertur 600°C beträgt.

Das erhaltene Verbundtargetmaterial weist an einem Teil der Grenzfläche zwischen Gd- und Co-Teilchen eine Phase einer intermetallischen Verbindung auf. Dieses Targetmate rial weist eine relative Dichte von 97,0 Prozent und eine Sauerstoffkonzentration von 0,18 Prozent auf.

Beispiel 5

Ein gemischtes Pulver (300 g), dessen Zusammensetzung dem in Beispiel 1 verwendeten Pulver entspricht, wird in eine scheibenförmige Dose aus rostfreiem Stahlblech (1 mm Dicke), die einen Innendurchmesser von 130 mm und eine Tiefe von 5 mm (d. h. äußerer Durchmesser 132 mm, Dicke 7 mm) aufweist, gebracht. Die Beschickung wird über eine an der Dose angebrachte Vakuumleitung vorgenommen. Die Dose wird sodann auf einen Druck von 4 · 10^-6 mbar evaku iert und verschlossen. Sodann wird die Dose einer HIP-Be handlung unter folgenden Bedingungen unterworfen: Aufheiz geschwindigkeit 800°C/h, Temperatur 800°C, angelegter Druck 2000 bar und Verweilzeit 2 h. Nach dem Abkühlen wird die Dose durch spanabhebende Bearbeitung entfernt. Man erhält ein Verbundtargetmaterial.

Dieses Targetmaterial weist eine relative Dichte von 100 Prozent, eine Biegefestigkeit von 105 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,10 Prozent auf.

Beispiel 6

Gemäß Beispiel 5 wird ein Verbundtargetmaterial herge stellt, mit der Abänderung, daß anstelle des HIP-Ver fahrens eine Dose aus rostfreiem Stahl, die das Pulverge misch enthält, mit einer 200 t-Schmiedemaschine bei 600°C heißgeschmiedet wird, bis die Dicke der Dose auf 5 mm ab genommen hat. Anschließend wird unter folgenden Bedingungen eine Wärmebehandlung zur Bildung einer intermetallischen Verbindung durchgeführt: Aufheizgeschwindigkeit 700°C/h, Temperatur 700°C und Verweilzeit 3 h.

Das erhaltene Verbundtargetmaterial weist eine relative Dichte von 99 Prozent, eine Biegefestigkeit von 78 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,10 Prozent auf.

Beispiel 7

Ein Verbundtargetmaterial wird gemäß Beispiel 6 herge stellt, mit der Abänderung, daß anstelle des Heißschmie dens eine Dose aus rostfreiem Stahl, die das Pulvergemisch enthält, bis zu einer Verringerung der Dicke der Dose auf 4 mm warmgewalzt wird.

Das erhaltene Verbundtargetmaterial weist eine relative Dichte von 100 Prozent, eine Biegefestigkeit von 112 N/mm² und eine Sauerstoffkonzentration von 0,10 Prozent auf.

Beispiel 8

Tb-Pulver (durchschnittliche Teilchengröße 100 µm) mit einer Reinheit von 99,9 Prozent und Eisenpulver (Reinheits grad 99,99 Prozent) werden in so dosierten Mengen bereit gestellt, daß sich eine Zusammensetzung mit einem Gehalt an 49 Gewichtsprozent Tb und 51 Gewichtsprozent Fe ergibt. Die Pulver werden 30 Minuten unter Verwendung einer Kugel mühle in Toluol vermischt, aus der Kugelmühle entnommen und getrocknet. Ein Teil (160 g) des getrockneten Gemisches wird in eine Warmpreßform (Innendurchmesser 127 mm) gepackt, die mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 800°C/h bei einem Druck von 1,3 · 10^-3 mbar erwärmt wird. Beim Erreichen einer Temperatur von 800°C in der Form wird die Beschickung bei einer Verweilzeit von 15 Minuten unter einem Druck von 400 bar warmgepreßt. Nach Beendigung des Warmpressens wird der Preßling einer Ofenabkühlung unterzogen. Die Oberfläche des entnommenen Preßlings wird poliert. Man erhält ein gesintertes Verbundtargetmaterial. Die Zusammen setzung dieses Targetmaterials entspricht im wesentlichen der Zusammensetzung des Ausgangsgemisches. Das Targetma terial weist die in Fig. 1(a) und (b) gezeigte Struktur auf, wobei eine Schicht aus einer intermetallischen Ver bindung, wie Tb₂Fe mit einer durchschnittlichen Dicke von 1 µm an der Grenzfläche zwischen den Tb- und Fe-Teilchen vorhanden ist. Die Anteile der drei Phasen, d. h. Tb-Teil chen, Fe-Teilchen und intermetallische Verbindung, betragen 44, 48 bzw. 8 Volumenprozent. Das Targetmaterial weist einen Durchmesser von 127 mm, eine Dicke von 1,5 mm und einen Sauerstoffgehalt von 0,1 Gewichtsprozent auf. Zur Bestätigung, daß es sich bei der an der Grenzfläche zwi schen den Tb- und Fe-Teilchen vorhandenen Phase um eine intermetallische Verbindung aus den beiden Elementen han delt, wird eine XMA-Linienanalyse durchgeführt. Das Verbund targetmaterial weist eine Biegefestigkeit von 130 N/mm² und eine zufriedenstellend hohe Beständigkeit gegen thermi sche Beanspruchungen auf.

Die durch Magnetron-Zerstäubung erzielte Abscheidungsge schwindigkeit dieses Targetverbundmaterials beträgt 5000 Å/ min (bezüglich der Zerstäubungsbedingungen wird auf (h) bei der Erläuterung des ersten Typs von herkömmlichen Targetmaterialien verwiesen).

Beispiel 9

Eisenpulver (Reinheit 99,99 Prozent), Co-Pulver (Reinheit 99,99 Prozent), Tb-Pulver (Reinheit 99,9 Prozent) und Gd- Pulver (Reinheit 99,9 Prozent), die jeweils eine durch schnittliche Teilchengröße von 20 µm aufweisen, werden in so dosierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammen setzung von 39,4 Gewichtsprozent Fe, 36,4 Gewichtsprozent Co, 12,5 Gewichtsprozent Tb und 11,7 Gewichtsprozent Gd ergibt. Dieses Gemisch wird gemäß Beispiel 8 verarbeitet, mit der Abänderung, daß eine Warmpreßform mit einem Innendurchmesser von 203 mm mit 770 g des Produkts be schickt und auf 600°C erwärmt wird. Man erhält ein gesin tertes Verbundtargetmaterial mit einer Struktur, die im wesentlichen dem ursprünglichen Produkt entspricht. An der Grenzfläche zwischen den Tb-Gd- und Fe-Co-Teilchen liegt eine Phase (Dicke 1 bis 5 µm) einer intermetallischen Verbindung vor. Die relativen Mengenanteile der fünf Pha sen, d. h. Tb-Teilchen, Gd-Teilchen, Fe-Teilchen, Co-Teil chen und intermetallische Verbindung betragen 23, 12, 32, 28 bzw. 5 Volumenprozent. Das Targetmaterial weist einen Durchmesser von 203 mm, eine Dicke von 3 mm und einen Sauerstoffgehalt von 0,2 Gewichtsprozent auf. Es besitzt eine Biegefestigkeit von 120 N/mm² und eine ausreichend hohe Beständigkeit gegen thermische Belastungen. Bei Magne tron-Zerstäubung des Targetmaterials unter den Bedingungen von Beispiel 8 ergibt sich eine Abscheidungsgeschwindig keit von 6200 Å/min.

Beispiel 10

Späne (durchschnittliche Abmessungen 0,2 × 0,05 × 2 mm) von Tb (Reinheit 99,9 Prozent) und Späne einer Fe-Co-Le gierung mit einem Gehalt an 5 Gewichtsprozent Co werden in so dosierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammen setzung von 49 Gewichtsprozent Tb und 51 Gewichtsprozent Fe ergibt. Diese Späne werden gemäß Beispiel 8 aufge arbeitet, mit der Abänderung, daß die Warmpreßform mit 170 g des Spangemisches beschickt und auf 600°C erwärmt wird. Das erhaltene gesinterte Verbundtargetmaterial weist im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das ur sprüngliche Produkt auf. Die Struktur ist in Fig. 2 darge stellt, woraus sich ergibt, daß eine Phase einer inter metallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Tb- und Fe-Co-Spänen vorliegt. Die Mengenverhältnisse der drei Phasen, d. h. Tb-Späne, Fe-Co-Späne und intermetallische Verbindung, betragen 21, 55 bzw. 24 Volumenprozent. Das Verbundtargetmaterial weist einen Durchmesser von 127 mm und eine Dicke von 2 mm auf. Der Sauerstoffgehalt beträgt 0,01 Gewichtsprozent. Dieses Targetmaterial besitzt eine Biegefestigkeit von 170 N/mm² und eine ausreichend gute Beständigkeit gegen thermische Belastungen. Das Targetma terial wird gemäß Beispiel 8 einer Magnetron-Zerstäubung unterworfen. Es ergibt sich eine Abscheidungsgeschwindig keit von 4700 Å/min.

Beispiel 11

Teilchen (durchschnittliche Größe 100 µm) aus Co (Rein heit 99,99 Prozent) werden mit einer Eisenschicht von einer durchschnittlichen Dicke von 1 µm plattiert. Das erhaltene Pulver setzt sich aus 97 Gewichtsprozent Co und 3 Ge wichtsprozent Fe zusammen.

Ein Tb-Ho-Legierung mit einem Gehalt an 20 Gewichtsprozent Ho und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 µm wird mit dem eisenplattierten Pulver in Mengenverhältnissen von 58,4 Gewichtsprozent eisenplattiertem Pulver und 41,6 Gewichtsprozent Tb-Legierung vermischt. Das Gemisch wird gemäß Beispiel 8 verarbeitet, mit der Abänderung, daß die Warmpreßform mit 310 g Gemisch beschickt und auf 600°C erwärmt wird. Das erhaltene gesinterte Verbundtarget material weist im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das ursprüngliche Produkt auf. Es besitzt an der Grenz fläche zwischen der Fe-Schicht und den Tb-Legierungsteil chen eine Phase aus einer intermetallischen Verbindung. Die Mengenverhältnisse der vier Phasen, d. h. Tb-Legierungs teilchen, Eisenschicht, Co-Teilchen und intermetallische Verbindung, betragen 44, 2,8, 53 bzw. 0,2 Volumenprozent. Das Verbundtargetmaterial weist einen Durchmesser von 127 mm, eine Dicke von 3 mm und einen Sauerstoffgehalt von 0,18 Gewichtsprozent auf. Es besitzt eine Biegefestigkeit von 90 N/mm² und eine ausreichend gute Beständigkeit gegen thermische Belastungen. Bei Magnetron-Zerstäubung gemäß Beispiel 8 ergibt sich eine Abscheidungsgeschwindigkeit von 4500 Å/min.

Beispiel 12

Ein Pulver aus einer Tb-Tm-Legierung mit einem Gehalt an 5 Gewichtsprozent Tm (durchschnittliche Teilchengröße 10 µm), ein Pulver aus einer Dy-Ho-Legierung mit einem Gehalt an 5 Gewichtsprozent Ho (durchschnittliche Teilchen größe 10 µm) und Eisenpulver (durchschnittliche Pellet größe 200 µm, Reinheitsgrad 99,99 Prozent) werden in so dosierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammen setzung aus 20 Gewichtsprozent Tb-Legierung, 23 Gewichts prozent Dy-Legierung und 57 Gewichtsprozent Eisenschrot ergibt. Diese Pulver und das Schrot werden gemäß Beispiel 8 verarbeitet, mit der Abänderung, daß 750 g des Pulver gemisches in eine Warmpreßform mit einem Innendurch messer von 203 mm gegeben werden und die Form auf 600°C erwärmt wird. Die Zusammensetzung des erhaltenen gesin terten Verbundtargetmaterials mit einem Durchmesser von 203 mm und einer Dicke von 4 mm entspricht im wesentlichen der Zusammensetzung des Ausgangsprodukts. Das Targetmaterial weist die in Fig. 3 dargestellte Struktur auf, wobei eine Phase einer intermetallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Tb-Dy-Teilchen und den Fe-Pellets vorhanden ist. Die Mengenanteile der vier Phasen, d. h. Tb-Legierungs teilchen, Dy-Legierungsteilchen, Fe-Pellets und inter metallische Verbindung, betragen 17, 17, 17 bzw. 49 Volumen prozent. Dieses Targetmaterial weist einen Sauerstoffge halt von 0,24 Gewichtsprozent und eine Biegefestigkeit von 100 N/mm² auf und ist gegen thermische Beanspruchungen aus reichend gut beständig. Bei Magnetron-Zerstäubung gemäß Beispiel 8 ergibt sich eine Abscheidungsgeschwindigkeit von 5800 Å/min.

Beispiel 13

Die nachstehend angegebenen drei Pulver, die jeweils eine durchschnittliche Teilchengröße von 100 µm aufweisen, d. h. Tb-Pulver (Reinheit 99,9 Prozent), Fe-Co-Legierungs pulver (25 Atomprozent Co) und Fe-Pulver (Reinheit 99,99 Prozent) werden in so dosierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammensetzung von 48,5 Gewichtsprozent Tb, 27,64 Gewichtsprozent Fe-Co-Legierung und 23,86 Ge wichtsprozent Fe ergibt. Die Pulver werden 20 Minuten trocken in einer Argonatmosphäre vermischt. 270 g des er haltenen Gemisches werden in eine Dose aus rostfreiem Stahlblech (1,2 mm Dicke), die mit einer Evakuierungs leitung versehen ist und einen Innendurchmesser von 125 mm und eine Tiefe von 4 mm aufweist (d. h. Außendurchmesser 127,4 mm und Dicke 6,4 mm), gebracht. Die Dose wird durch Evakuieren auf 1,3 · 10^-6 mbar verschlossen und bei einer Temperatur von 600°C durch Warmwalzen auf eine Dicke von 4 mm gebracht. Die gewalzte Dose wird sodann 10 Stunden auf 680°C erwärmt. Nach dem Abkühlen wird die Dose durch spanabhebende Verarbeitung entfernt. Man erhält ein gesin tertes Verbundtargetmaterial.

Bei mikroskopischer Betrachtung (200fache Vergrößerung) des Verbundtargetmaterials ergibt sich die in Fig. 4 ge zeigte Struktur. Es ist die Bildung einer Phase einer intermetallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Tb-Teilchen (schwarze Bereiche) und den Fe- oder Fe-Co- Legierungsteilchen (weiße Bereiche) ersichtlich.

Das Verbundtargetmaterial weist eine Biegefestigkeit von 130 N/mm² auf. Bei einer Magnetron-Zerstäubung gemäß Beispiel 8 ergibt sich eine Abscheidungsgeschwindigkeit von 4800 Å/min.

Beispiel 14

Zwei Pulver, die jeweils eine durchschnittliche Teilchen größe von 80 µm aufweisen, d. h. Tb-Pulver (Reinheit 99,9 Prozent) und Fe-Pulver (99,99 Prozent), werden in so do sierten Mengen bereitgestellt, daß sich eine Zusammen setzung mit einem Gehalt an 48,68 Gewichtsprozent Tb und 51,32 Gewichtsprozent Fe ergeben. Diese beiden Pulver wer den gemäß Beispiel 13 aufgearbeitet, mit der Abänderung, daß der Warmwalzvorgang durch Heißschmieden bei 700°C mit einer 200 t-Schmiedemaschine durchgeführt und die anschlie ßende Wärmebehandlung 4 Stunden bei 780°C (Aufheizge schwindigkeit 700°C/h) vorgenommen wird.

Die Metallstruktur des erhaltenen gesinterten Verbundtarget materials wird unter einem Mikroskop (200fache Vergröße rung) betrachtet. Das Ergebnis ist in Fig. 5 dargestellt. Es ergibt sich klar die Anwesenheit einer Phase einer inter metallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Tb- und Fe-Teilchen. Dieses Verbundtargetmaterial besitzt eine Biegefestigkeit von 80 N/mm². Bei Magnetron-Zerstäu bung gemäß Beispiel 8 ergibt sich eine Abscheidungsge schwindigkeit von 5200 Å/min.

Beispiel 15

Gesinterte Verbundtargetmaterialien (Durchmesser 127 mm, Dicke 5 mm) werden gemäß Beispiel 8 hergestellt, mit der Abänderung, daß die in Tabelle I angegebenen Ausgangs produkte eingesetzt werden. Die erhaltenen Verbundtarget materialien weisen im wesentlichen die gleiche Zusammen setzung wie die Ausgangsprodukte auf. Die Sauerstoffkonzen trationen sind in Tabelle I angegeben. Die Strukturen gleichen sich insofern, als an der Grenzfläche zwischen den Teilchen der Seltenen Erdmetalle und der Übergangsme talle intermetallische Verbindungen vorliegen, deren An teile in Tabelle I angegeben sind.

In Tabelle I sind ferner die Werte für die Biegefestig keit der Verbundtargetmaterialien und die bei Magnetron- Zerstäubung gemäß Beispiel 8 erzielten Abscheidungsge schwindigkeiten angegeben.

Nachstehend sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Herstellung eines Verbundtargetmaterials so wie des gemäß diesem Verfahren erhaltenen Materials zu sammengestellt:

1. Herkömmliche Legierungstargetmaterialien, die durch Warmpressen von vorlegierten Pulvern aus Seltenen Erdme tallen und Übergangsmetallen hergestellt worden sind, haben relative Dichten im Bereich von 88 bis 92 Prozent. Im Vergleich dazu können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Verbundtargetmaterialien mit einer relativen Dichte im Bereich von 96 bis 100 Prozent hergestellt wer den. Derart hohe relative Dichten lassen sich ohne Anwen dung von hohen Temperaturen im Bereich von 1000 bis 1100°C erzielen, vielmehr sind Temperaturen (z. B. 600 oder 800°C) unterhalb des eutektischen Punkts des Systems der Metall komponenten im Targetmaterial ausreichend, um die gewünsch ten hohen Dichten zu erreichen.
2. Herkömmliche Legierungstargetmaterialien weisen Sauer stoffkonzentrationen von nicht unter 0,5 Gewichtsprozent auf. Demgegenüber besitzen die erfindungsgemäßen Verbund targetmaterialien niedere Sauerstoffkonzentrationen von 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent.
3. Abgesehen von den unter 1. erläuterten hohen Dichten zeichnen sich die erfindungsgemäßen Verbundtargetmaterialien dadurch aus, daß die Seltenen Erdmetalle und Übergangsmetalle zum Teil durch eine Phase einer interme tallischen Verbindung miteinander verbunden sind. Daher besitzt das Targetmaterial eine ausreichende Festigkeit, die es ermöglicht, geringe Dicken und große Durchmesser zu verwirklichen.
4. Wie aus den Beispielen 8 bis 14 und aus Tabelle I her vorgeht, besitzt das erfindungsgemäße gesinterte Verbund targetmaterial eine hohe Festigkeit mit einer Biegefestig keit von etwa 70 bis 200 N/mm². Diese mit einer guten Be ständigkeit gegenüber thermischen Beanspruchungen kombi nierte Festigkeit ermöglicht die Bereitstellung von Tar getmaterialien mit so hoher Festigkeit, daß sie die Hand habung und thermische Beanspruchungen während der Zer stäubungsvorgänge ohne Rißbildung überstehen. Die Target materialien, die eine einstückige Struktur und eine hohe Festigkeit aufweisen, gestatten Dreh- und Wendeoperationen während der Zerstäubungsvorgänge. Der Sauerstoffgehalt liegt nicht über 0,3 Gewichtsprozent. Daher läßt sich ein Film mit senkrechter Magnetisierung, der sich für magneto- optische Aufzeichnungsvorgänge eignet, leicht durch Zer stäuben dieses Verbundtargetmaterials erzielen. Die beim Zerstäuben erzielbare Abscheidungsgeschwindigkeit beträgt 4000 bis 7000 Å/min, was das 2- bis 7fache der entspre chenden Geschwindigkeit von herkömmlichen Verbundmaterialien darstellt. Mit anderen Worten, läßt sich durch Zerstäuben des erfindungsgemäßen Targetmaterials ein Film von ge wünschter Dicke innerhalb einer Zeitspanne herstellen, die ¹/₂ bis ¹/₇ der beim herkömmlichen Verfahren erforderlichen Dauer beträgt. Eine ernste Schwierigkeit bei Zerstäubungs verfahren ist üblicherweise die langsame Filmabscheidungs geschwindigkeit; jedoch läßt sich dieses Problem in zu friedenstellender Weise durch Verwendung der erfindungs gemäßen gesinterten Verbundtargetmaterialien lösen.

Claims

1. Verbrauchbare mehrphasige Sinterelektrode für die Sputtertechnik bestehend aus 30 bis 50 Gew.-% mindestens eines Seltenen Erdmetalls aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm, Er und Legierungen davon und zum rest lichen Anteil aus mindestens einem Übergangsmetall aus der Gruppe Fe, Co, Ni und Legierungen davon sowie zufälligen Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des Elektrodenmaterials aus Teilchen des oder der Seltenen Erdmetalle, Teilchen des oder der Übergangs metalle und einer intermetallischen Verbindung aus Seltenem Erdmetall und Übergangsmetall besteht, wobei die interme tallische Verbindung in Form einer Schicht an der Grenz fläche zwischen den Teilchen der Seltenen Erdmetalle und der Übergangsmetalle oder in Form von dispergierten Inseln vorliegt und daß das Elektrodenmaterial höchstens 0,1 Gew.-% zufälliger Verunreinigungen von Elementen der Grup pe IIIA des Periodensystems, Si, Ca und Al, nicht mehr als 0,1 Gew.-% C, P oder S bzw. nicht mehr als 0,3 Gew.-% Ta oder Mn enthält.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Elektrodenmaterial einen Sauer stoffgehalt von höchstens 0,3 Gew.-% aufweist.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anteil der Phase der interme tallischen Verbindung 0,2 bis 80 Vol.-%, bezogen auf das Elektrodenmaterial, beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Gemisch aus 30 bis 50 Gew.-% mindestens eines Seltenen Erdmetalls aus der Gruppe Tb, Gd, Dy, Ho, Tm, Er und Legierungen davon in Form eines Pulvers, von feinen Teilchen, Spänen oder Kombinationen davon und aus einem Pulver mindestens eines Übergangsmetalls aus der Gruppe Fe, Co, Ni und Legierungen davon unter ver mindertem Druck einer Warmverformung unterzogen wird, da durch gekennzeichnet, daß die Warmverformung bei einer Temperatur von 600°C oder darüber, die zur Bil dung einer intermetallischen Verbindung an der Grenzfläche zwischen den Teilchen der Seltenen Erdmetalle und der Übergangsmetalle ausreicht, die jedoch unterhalb des eutektischen Punkts des Systems der Metallkomponenten liegt, durchgeführt wird.