HiPIMS Technologie Aféierung

Nr. 1 Prinzip vum héichleeschtungsgepulsten Magnetronsputtering
D'Technik vum gepulste Magnetron-Sputtering mat héijer Leeschtung benotzt eng héich Peak-Pulsleistung (2-3 Gréisstenuerdnungen méi héich wéi beim konventionelle Magnetron-Sputtering) an en niddregen Pulsduty Cycle (0,5%-10%), fir héich Metalldissoziatiounsraten (>50%) z'erreechen, déi vun de Magnetron-Sputtercharakteristike ofgeleet sinn, wéi an der Foto 1 gewisen, wou d'Peak-Zilstroumdicht I proportional zu der exponentieller n-ter Potenz vun der Entladungsspannung U ass, I = kUn (n ass eng Konstant, déi mat der Kathodstruktur, dem Magnéitfeld an dem Material zesummenhänkt). Bei méi niddrege Leeschtungsdichten (niddreg Spannung) läit den n-Wäert normalerweis am Beräich vun 5 bis 15; mat der zouhuelender Entladungsspannung huelen d'Stroumdicht an d'Leeschtungsdicht séier zou, a bei héijer Spannung gëtt den n-Wäert 1 wéinst dem Verloscht vun der Magnéitfeldabgrenzung. Bei niddrege Leeschtungsdichten gëtt d'Gasentladung duerch Gasionen bestëmmt, déi sech am normale gepulsten Entladungsmodus befannen; Wann bei héijen Leeschtungsdichten den Undeel vun de Metallionen am Plasma eropgeet an e puer Materialien wiesselen, dat heescht an de Selbstsputtermodus, d.h. De Plasma gëtt duerch d'Ioniséierung vu gesputterten neutralen Partikelen a sekundäre Metallionen erhalen, an Inertgasatome wéi Ar ginn nëmme benotzt fir de Plasma ze entzünden, duerno ginn déi gesputtert Metallpartikelen no beim Zil ioniséiert a zréck beschleunegt fir dat gesputtert Zil ënner der Aktioun vu magnéiteschen an elektresche Felder ze bombardéieren fir déi héich Stroumentladung z'erhalen, an de Plasma ass héich ioniséiert Metallpartikelen. Wéinst dem Sputterprozess an dem Heizeffekt op d'Zil, fir de stabile Betrib vum Zil an industriellen Uwendungen ze garantéieren, däerf d'Leeschtungsdicht, déi direkt op d'Zil ugewannt gëtt, net ze grouss sinn. Am Allgemengen sollten déi direkt Waasserkillung an d'Wärmeleitfäegkeet vum Zilmaterial am Fall vun 25 W/cm2 ënner sinn, indirekt Waasserkillung, schlecht Wärmeleitfäegkeet vum Zilmaterial, d'Zilmaterial, dat duerch thermesch Belaaschtung oder niddreg flüchteg Legierungskomponenten verursaacht gëtt, an an anere Fäll kann d'Leeschtungsdicht nëmmen 2 ~ 15 W/cm2 ënner sinn, wäit ënner den Ufuerderunge vun enger héijer Leeschtungsdicht. D'Problem vun der Iwwerhëtzung vum Zil kann duerch d'Benotzung vu ganz schmuele Héichleeschtungsimpulser geléist ginn. Den Anders definéiert Héichleeschtungspuls-Magnetron-Sputtering als eng Aart vu Puls-Sputtering, bei deem d'Spëtzeleeschtungsdicht déi duerchschnëttlech Leeschtungsdicht ëm 2 bis 3 Gréisstenuerdnungen iwwerschreit, an d'Zil-Ionen-Sputtering de Sputterprozess dominéiert, an d'Zil-Sputteringatome staark dissoziéiert sinn.

Nr. 2 D'Charakteristike vun der Héichleistungs-Gepulste-Magnetron-Sputterbeschichtungsoflagerung

Héichleistungspulséiert Magnetronsputtering kann Plasma mat héijer Dissoziatiounsquote an héijer Ionenenergie produzéieren, a kann Biasdrock uwenden fir déi gelueden Ionen ze beschleunegen, an de Beschichtungsoflagerungsprozess gëtt mat héichenergetesche Partikelen bombardéiert, wat eng typesch IPVD-Technologie ass. D'Ionenenergie an d'Verdeelung hunn e ganz wichtegen Afloss op d'Beschichtungsqualitéit an d'Leeschtung.
Wat d'IPVD ugeet, baséiert op dem bekannte Thorton-Strukturregiounsmodell, huet den Anders e Strukturregiounsmodell virgeschloen, dat Plasmaoflagerung an Ionenätzen enthält, an d'Bezéiung tëscht Beschichtungsstruktur an Temperatur an Loftdrock am Thorton-Strukturregiounsmodell op d'Bezéiung tëscht Beschichtungsstruktur, Temperatur an Ionenenergie erweidert, wéi an der Foto 2 gewisen. Am Fall vun enger Beschichtung mat gerénger Energie fir Ionenoflagerung entsprécht d'Beschichtungsstruktur dem Thorton-Strukturzonenmodell. Mat der Erhéijung vun der Oflagerungstemperatur wiesselt d'Regioun 1 (locker poréis Faserkristaller) an d'Regioun T (dicht Faserkristaller), d'Regioun 2 (Sailenkristaller) an d'Regioun 3 (Rekristallisatiounsregioun); mat der Erhéijung vun der Oflagerungsionenenergie hëlt d'Iwwergangstemperatur vun der Regioun 1 an d'Regioun T, d'Regioun 2 an d'Regioun 3 of. Déi héichdicht Faserkristaller a Sailenkristaller kënnen bei niddreger Temperatur hiergestallt ginn. Wann d'Energie vun den ofgelagerten Ionen op d'Gréisst vun 1-10 eV eropgeet, gëtt d'Bombardement an d'Ätzen vun Ionen op der ofgelagerter Beschichtungsoberfläch verbessert an d'Déckt vun de Beschichtunge gëtt erhéicht.

Nr. 3 Virbereedung vun enger haarder Beschichtungsschicht duerch héichleistungsgepulste Magnetron-Sputtertechnologie
D'Beschichtung, déi mat der High-Power Pulsed Magnetron Sputtering Technologie hiergestallt gëtt, ass méi dicht, mat bessere mechaneschen Eegeschaften a Stabilitéit bei héijer Temperatur. Wéi op der Foto 3 gewisen, ass déi konventionell Magnetron-Sputtered TiAlN Beschichtung eng säulenförmig Kristallstruktur mat enger Häert vun 30 GPa an engem Young-Modul vu 460 GPa; d'HIPIMS-TiAlN Beschichtung huet eng Häert vun 34 GPa, während de Young-Modul 377 GPa ass; d'Verhältnis tëscht Häert an Young-Modul ass e Mooss fir d'Zähegkeet vun der Beschichtung. Eng méi héich Häert an e méi klenge Young-Modul bedeit eng besser Zähegkeet. D'HIPIMS-TiAlN Beschichtung huet eng besser Stabilitéit bei héijen Temperaturen, woubäi d'AlN hexagonal Phas an der konventioneller TiAlN Beschichtung no enger Héichtemperaturglühbehandlung bei 1.000 °C fir 4 Stonnen ausgefällt. D'Häert vun der Beschichtung hëlt bei héijer Temperatur of, während d'HIPIMS-TiAlN Beschichtung no der Hëtzbehandlung bei der selwechter Temperatur an Zäit onverännert bleift. D'HIPIMS-TiAlN-Beschichtung huet och eng méi héich Ufankstemperatur vun der Héichtemperaturoxidatioun wéi eng konventionell Beschichtung. Dofir weist d'HIPIMS-TiAlN-Beschichtung eng vill besser Leeschtung bei Schnëttwierkzeugen mat héijer Geschwindegkeet wéi aner beschichtete Werkzeugen, déi mam PVD-Prozess hiergestallt goufen.