Bei der Ionenbeschichtung werden Reaktanten oder verdampfte Materialien durch Ionenbeschuss auf dem Substrat abgeschieden, während die verdampften Materialien in einer Vakuumkammer dissoziiert oder entladen werden. Das technische Prinzip von Hohlkathoden-Hartbeschichtungsanlagen ist die Hohlkathoden-Ionenbeschichtung, ein Abscheidungsverfahren mittels Hohlkathodenentladung.
Zum Prinzip der Hohlkathodenentladung: Bei diesem Verfahren wird eine Heißkathodenentladung zur Erzeugung eines Plasmastrahls genutzt. Die Kathode besteht aus einem hohlen Tantalrohr. Kathode und Hilfsanode liegen nahe beieinander und bilden die beiden Pole, die den Lichtbogen zünden.
Die Hohlkathodenentladungskanone zündet auf zwei Arten.
1. Durch Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes an die Tantal-Kathode wird das Argongas in der Tantal-Kathode in Argonionen ionisiert und anschließend kontinuierlich mit Argonionen beschossen, bis die Wärme die Mindesttemperatur für die Elektronenemission erreicht und einen Plasma-Elektronenstrahl erzeugt.
2. Wird zwischen der Hilfsanode und der Kathode des Tantalrohrs eine Gleichspannung von etwa 300 V angelegt, befindet sich das Kathoden-Tantalrohr weiterhin im Argongas. Bei einem Argongasdruck von 1–10 Pa kommt es zwischen der Hilfsanode und der Kathode des Tantalrohrs zu einer Glimmentladung. Dabei bombardieren Argonionen das Kathoden-Tantalrohr kontinuierlich, bis die Temperatur 2300–2400 K erreicht. Das Kathoden-Tantalrohr emittiert eine große Anzahl von Elektronen und geht von einer Glimmentladung in eine Bogenentladung über. Bei einer Spannung von nur noch 30–60 V kann nun, solange die Spannung zwischen Kathode und Anode anliegt, ein Plasmaelektronenstrahl erzeugt werden.
Kathodische Beschichtungsanlagen
1. Verbesserung der ursprünglichen Kanonenstruktur, von einem maximalen Strom von ursprünglich 230 A auf 280 A.
2. Verbesserung der ursprünglichen Kühlsystemstruktur, von der ursprünglichen Kühlung mit 4℃-Eiswassermaschine auf Kühlung mit Raumtemperatur-Kühlwasser, wodurch die Stromkosten für die Benutzer gesenkt werden.
3. Verbesserung der ursprünglichen mechanischen Übertragungsstruktur durch Umstellung auf eine magnetische Flüssigkeitsübertragungsstruktur; hohe Temperaturen verhindern ein Blockieren des Drehrahmens.
4. Die effektive Beschichtungsfläche beträgt ￠ 650 x 1100 mm und bietet Platz für übergroße Werkzeug- und Zahnradhersteller von extra langen Räumnadeln mit einem sehr großen Volumen von 750 x 1250 x 600 mm.
Die Hohlkathoden-Ionenbeschichtungsanlage wird hauptsächlich zur Beschichtung von Werkzeugen, Formen, großen Spiegelformen, Kunststoffformen, Wälzfräsmessern und anderen Produkten eingesetzt.
Veröffentlichungsdatum: 07.11.2022