નંબર 1 હાઇ પાવર સ્પંદિત મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગનો સિદ્ધાંત
હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેકનિક ઉચ્ચ પીક પલ્સ પાવર (પરંપરાગત મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ કરતા 2-3 ઓર્ડર વધુ) અને ઓછી પલ્સ ડ્યુટી ચક્ર (0.5%-10%) નો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ મેટલ ડિસોસિએશન દર (>50%) પ્રાપ્ત કરે છે, જે મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ લાક્ષણિકતાઓમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જેમ કે ચિત્ર 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, જ્યાં પીક ટાર્ગેટ કરંટ ડેન્સિટી I ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ U, I = kUn (n એ કેથોડ સ્ટ્રક્ચર, ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને સામગ્રી સાથે સંબંધિત સ્થિરાંક છે) ના ઘાતાંકીય nth પાવરના પ્રમાણસર છે. ઓછી પાવર ડેન્સિટી (ઓછી વોલ્ટેજ) પર n મૂલ્ય સામાન્ય રીતે 5 થી 15 ની રેન્જમાં હોય છે; વધતા ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ સાથે, વર્તમાન ઘનતા અને પાવર ડેન્સિટી ઝડપથી વધે છે, અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર n મૂલ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર બંધનના નુકસાનને કારણે 1 બને છે. જો ઓછી પાવર ડેન્સિટી પર, ગેસ ડિસ્ચાર્જ સામાન્ય સ્પંદિત ડિસ્ચાર્જ મોડમાં રહેલા ગેસ આયનો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે; જો ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતા પર, પ્લાઝ્મામાં ધાતુના આયનોનું પ્રમાણ વધે છે અને કેટલીક સામગ્રી સ્વિચ થાય છે, એટલે કે સ્વ-સ્પટરિંગ મોડમાં, એટલે કે પ્લાઝ્મા સ્પુટર્ડ ન્યુટ્રલ કણો અને ગૌણ ધાતુ આયનોના આયનીકરણ દ્વારા જાળવવામાં આવે છે, અને Ar જેવા નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓનો ઉપયોગ ફક્ત પ્લાઝ્માને સળગાવવા માટે થાય છે, ત્યારબાદ સ્પુટર્ડ ધાતુના કણો લક્ષ્યની નજીક આયનાઇઝ થાય છે અને ઉચ્ચ પ્રવાહ સ્રાવ જાળવવા માટે ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રોની ક્રિયા હેઠળ સ્પુટર્ડ લક્ષ્ય પર બોમ્બમારો કરવા માટે પાછા ઝડપી બને છે, અને પ્લાઝ્મા અત્યંત આયનાઇઝ્ડ ધાતુના કણો છે. લક્ષ્ય પર ગરમી અસરની સ્પટરિંગ પ્રક્રિયાને કારણે, ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોમાં લક્ષ્યનું સ્થિર સંચાલન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, લક્ષ્ય પર સીધી લાગુ થતી પાવર ઘનતા ખૂબ મોટી ન હોઈ શકે, સામાન્ય રીતે સીધી પાણીની ઠંડક અને લક્ષ્ય સામગ્રી થર્મલ વાહકતા 25 W / cm2 નીચે હોવી જોઈએ, પરોક્ષ પાણીની ઠંડક, લક્ષ્ય સામગ્રી થર્મલ વાહકતા નબળી છે, થર્મલ તણાવ અથવા લક્ષ્ય સામગ્રીને કારણે ફ્રેગમેન્ટેશનને કારણે લક્ષ્ય સામગ્રીમાં ઓછા અસ્થિર એલોય ઘટકો હોય છે અને પાવર ઘનતાના અન્ય કિસ્સાઓમાં ફક્ત 2 ~ 15 W / cm2 નીચે હોઈ શકે છે, ઉચ્ચ શક્તિ ઘનતાની જરૂરિયાતોથી ઘણી નીચે. લક્ષ્ય ઓવરહિટીંગની સમસ્યા ખૂબ જ સાંકડી ઉચ્ચ શક્તિ કઠોળનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલી શકાય છે. એન્ડર્સ ઉચ્ચ-શક્તિ પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગને એક પ્રકારના પલ્સ્ડ સ્પટરિંગ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે જ્યાં પીક પાવર ઘનતા સરેરાશ પાવર ઘનતા કરતાં 2 થી 3 ઓર્ડરની તીવ્રતાથી વધી જાય છે, અને લક્ષ્ય આયન સ્પટરિંગ સ્પટરિંગ પ્રક્રિયા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને લક્ષ્ય સ્પટરિંગ અણુઓ ખૂબ જ અલગ છે.
નં.2 હાઇ પાવર સ્પંદિત મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ કોટિંગ ડિપોઝિશનની લાક્ષણિકતાઓ
હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ઉચ્ચ ડિસોસિએશન દર અને ઉચ્ચ આયન ઊર્જા સાથે પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરી શકે છે, અને ચાર્જ થયેલ આયનોને વેગ આપવા માટે બાયસ પ્રેશર લાગુ કરી શકે છે, અને કોટિંગ ડિપોઝિશન પ્રક્રિયા ઉચ્ચ-ઊર્જા કણો દ્વારા બોમ્બમારો કરવામાં આવે છે, જે એક લાક્ષણિક IPVD ટેકનોલોજી છે. આયન ઊર્જા અને વિતરણ કોટિંગ ગુણવત્તા અને કામગીરી પર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે.
IPVD વિશે, પ્રખ્યાત થોર્ટન સ્ટ્રક્ચરલ રિજન મોડેલ પર આધારિત, એન્ડર્સે પ્લાઝ્મા ડિપોઝિશન અને આયન એચિંગનો સમાવેશ કરતું સ્ટ્રક્ચરલ રિજન મોડેલ પ્રસ્તાવિત કર્યું, થોર્ટન સ્ટ્રક્ચરલ રિજન મોડેલમાં કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર અને તાપમાન અને હવાના દબાણ વચ્ચેના સંબંધને કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર, તાપમાન અને આયન ઉર્જા વચ્ચેના સંબંધ સુધી વિસ્તૃત કર્યો, જેમ કે ચિત્ર 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ઓછી ઉર્જા આયન ડિપોઝિશન કોટિંગના કિસ્સામાં, કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર થોર્ટન સ્ટ્રક્ચર ઝોન મોડેલને અનુરૂપ છે. ડિપોઝિશન તાપમાનમાં વધારો થવા સાથે, પ્રદેશ 1 (છૂટક છિદ્રાળુ ફાઇબર સ્ફટિકો) થી પ્રદેશ T (ગાઢ ફાઇબર સ્ફટિકો), પ્રદેશ 2 (સ્તંભાકાર સ્ફટિકો) અને પ્રદેશ 3 (પુનઃસ્ફટિકીકરણ પ્રદેશ) માં સંક્રમણ થાય છે; ડિપોઝિશન આયન ઉર્જામાં વધારો થવા સાથે, પ્રદેશ 1 થી પ્રદેશ T, પ્રદેશ 2 અને પ્રદેશ 3 માં સંક્રમણ તાપમાન ઘટે છે. ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા ફાઇબર સ્ફટિકો અને સ્તંભાકાર સ્ફટિકો નીચા તાપમાને તૈયાર કરી શકાય છે. જ્યારે ડિપોઝિટ આયનોની ઉર્જા 1-10 eV ના ક્રમમાં વધે છે, ત્યારે ડિપોઝિટ કોટિંગ્સ સપાટી પર આયનોનો બોમ્બમારો અને એચિંગ વધે છે અને કોટિંગ્સની જાડાઈ વધે છે.
નં.૩ હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેકનોલોજી દ્વારા સખત કોટિંગ સ્તરની તૈયારી
હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેકનોલોજી દ્વારા તૈયાર કરાયેલ કોટિંગ વધુ ગાઢ છે, જેમાં વધુ સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા છે. ચિત્ર 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પરંપરાગત મેગ્નેટ્રોન સ્પટરેડ TiAlN કોટિંગ એક સ્તંભાકાર સ્ફટિક માળખું છે જેની કઠિનતા 30 GPa અને યંગનું મોડ્યુલસ 460 GPa છે; HIPIMS-TiAlN કોટિંગ 34 GPa કઠિનતા છે જ્યારે યંગનું મોડ્યુલસ 377 GPa છે; કઠિનતા અને યંગના મોડ્યુલસ વચ્ચેનો ગુણોત્તર કોટિંગની કઠિનતાનું માપ છે. ઉચ્ચ કઠિનતા અને નાના યંગના મોડ્યુલસનો અર્થ વધુ સારી કઠિનતા છે. HIPIMS-TiAlN કોટિંગમાં વધુ સારી ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા છે, જેમાં પરંપરાગત TiAlN કોટિંગમાં 1,000 °C પર 4 કલાક માટે ઉચ્ચ તાપમાન એનિલિંગ ટ્રીટમેન્ટ પછી AlN ષટ્કોણ તબક્કો અવક્ષેપિત થાય છે. ઉચ્ચ તાપમાને કોટિંગની કઠિનતા ઘટે છે, જ્યારે સમાન તાપમાન અને સમયે ગરમીની સારવાર પછી HIPIMS-TiAlN કોટિંગ યથાવત રહે છે. HIPIMS-TiAlN કોટિંગમાં પરંપરાગત કોટિંગ કરતાં ઉચ્ચ તાપમાનના ઓક્સિડેશનનું પ્રારંભિક તાપમાન પણ વધુ હોય છે. તેથી, PVD પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરાયેલા અન્ય કોટેડ ટૂલ્સ કરતાં HIPIMS-TiAlN કોટિંગ હાઇ-સ્પીડ કટીંગ ટૂલ્સમાં ઘણું સારું પ્રદર્શન દર્શાવે છે.
પોસ્ટ સમય: નવેમ્બર-૦૮-૨૦૨૨