Numero 1 nga Prinsipyo sa taas nga gahum nga pulsed magnetron sputtering
Ang high power pulsed magnetron sputtering technique naggamit ug high peak pulse power (2-3 orders of magnitude nga mas taas kay sa conventional magnetron sputtering) ug low pulse duty cycle (0.5%-10%) aron makab-ot ang high metal dissociation rates (>50%), nga gikan sa magnetron sputtering characteristics, sama sa gipakita sa Pic 1, diin ang peak target current density I proportional sa exponential nth power sa discharge voltage U, I = kUn (ang n usa ka constant nga may kalabutan sa cathode structure, magnetic field ug material). Sa mas ubos nga power densities (low voltage) ang n value kasagaran naa sa range nga 5 hangtod 15; uban sa pagtaas sa discharge voltage, ang current density ug power density paspas nga motaas, ug sa taas nga voltage ang n value mahimong 1 tungod sa pagkawala sa magnetic field confinement. Kung sa ubos nga power densities, ang gas discharge gitino sa mga gas ion nga naa sa normal nga pulsed discharge mode; Kon sa taas nga power densities, ang proporsyon sa mga metal ion sa plasma motaas ug ang ubang mga materyales mobalhin, nga anaa sa self-sputtering mode, ie Ang plasma gimentinar pinaagi sa ionization sa sputtered neutral particles ug secondary metal ions, ug ang inert gas atoms sama sa Ar gigamit lamang sa pagsiga sa plasma, pagkahuman ang sputtered metal particles i-ionize duol sa target ug i-accelerate balik aron bombahan ang sputtered target ubos sa aksyon sa magnetic ug electric fields aron mapadayon ang taas nga current discharge, ug ang plasma kay highly ionized metal particles. Tungod sa proseso sa sputtering sa epekto sa pagpainit sa target, aron masiguro ang lig-on nga operasyon sa target sa mga aplikasyon sa industriya, ang power density nga direktang gipadapat sa target dili mahimong dako kaayo, kasagaran ang direktang pagpabugnaw sa tubig ug ang thermal conductivity sa target nga materyal kinahanglan nga sa kaso nga 25 W / cm2 nga mas ubos, ang dili direkta nga pagpabugnaw sa tubig, ang thermal conductivity sa target nga materyal dili maayo, ang target nga materyal nga gipahinabo sa pagkabungkag tungod sa thermal stress o ang target nga materyal adunay ubos nga volatile alloy components ug uban pang mga kaso sa power density mahimo ra nga 2 ~ 15 W / cm2 nga mas ubos, layo sa mga kinahanglanon sa taas nga power density. Ang problema sa overheating sa target masulbad pinaagi sa paggamit sa pig-ot kaayo nga high power pulses. Gihubit ni Anders ang high-power pulsed magnetron sputtering isip usa ka matang sa pulsed sputtering diin ang peak power density molapas sa average power density sa 2 ngadto sa 3 ka order sa magnitude, ug ang target ion sputtering ang nagdominar sa proseso sa sputtering, ug ang mga atomo sa target sputtering taas nga dissociated.
No.2 Ang mga kinaiya sa high power pulsed magnetron sputtering coating deposition
Ang high power pulsed magnetron sputtering makahimo og plasma nga adunay taas nga dissociation rate ug taas nga ion energy, ug maka-apply og bias pressure aron mapadali ang charged ions, ug ang proseso sa coating deposition gibombahan sa high-energy particles, nga usa ka tipikal nga IPVD technology. Ang ion energy ug distribution adunay dakong epekto sa kalidad ug performance sa coating.
Mahitungod sa IPVD, base sa bantog nga Thorton structural region model, si Anders nagsugyot og structural region model nga naglakip sa plasma deposition ug ion etching, nagpalapad sa relasyon tali sa coating structure ug temperatura ug air pressure sa Thorton structural region model ngadto sa relasyon tali sa coating structure, temperatura ug ion energy, sama sa gipakita sa Pic 2. Sa kaso sa low energy ion deposition coating, ang coating structure mosunod sa Thorton structure zone model. Uban sa pagtaas sa deposition temperature, ang transisyon gikan sa region 1 (loose porous fiber crystals) ngadto sa region T (dense fiber crystals), region 2 (columnar crystals) ug region 3 (recrystallization region); uban sa pagtaas sa deposition ion energy, ang transition temperature gikan sa region 1 ngadto sa region T, region 2 ug region 3 mokunhod. Ang high-density fiber crystals ug columnar crystals mahimong maandam sa ubos nga temperatura. Kung ang enerhiya sa mga deposited ions motaas ngadto sa order nga 1-10 eV, ang bombardment ug etching sa mga ions sa deposited coatings surface molambo ug ang gibag-on sa mga coatings modaghan.
No.3 Pagpangandam sa gahi nga coating layer pinaagi sa high power pulsed magnetron sputtering technology
Ang coating nga giandam gamit ang high power pulsed magnetron sputtering technology mas dasok, nga adunay mas maayong mechanical properties ug taas nga temperature stability. Sama sa gipakita sa Pic 3, ang conventional magnetron sputtered TiAlN coating usa ka columnar crystal structure nga adunay hardness nga 30 GPa ug Young's modulus nga 460 GPa; ang HIPIMS-TiAlN coating kay 34 GPa hardness samtang ang Young's modulus kay 377 GPa; ang ratio tali sa hardness ug Young's modulus usa ka sukod sa toughness sa coating. Ang mas taas nga hardness ug mas gamay nga Young's modulus nagpasabot og mas maayong toughness. Ang HIPIMS-TiAlN coating adunay mas maayong high temperature stability, diin ang AlN hexagonal phase mo-precipitate sa conventional TiAlN coating human sa high temperature annealing treatment sa 1,000 °C sulod sa 4 ka oras. Ang hardness sa coating mokunhod sa taas nga temperatura, samtang ang HIPIMS-TiAlN coating nagpabilin nga wala mausab human sa heat treatment sa parehas nga temperatura ug oras. Ang HIPIMS-TiAlN coating adunay mas taas nga onset temperature sa high temperature oxidation kaysa sa conventional coating. Busa, ang HIPIMS-TiAlN coating nagpakita og mas maayong performance sa high-speed cutting tools kaysa sa ubang coated tools nga giandam pinaagi sa PVD process.
Oras sa pag-post: Nob-08-2022