HiPIMS ടെക്നോളജി ആമുഖം

നമ്പർ 1 ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗിന്റെ തത്വം
ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് ടെക്നിക് ഉയർന്ന പീക്ക് പൾസ് പവറും (പരമ്പരാഗത മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗിനെക്കാൾ 2-3 ഓർഡറുകൾ കൂടുതൽ മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ്) കുറഞ്ഞ പൾസ് ഡ്യൂട്ടി സൈക്കിളും (0.5%-10%) ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ലോഹ വിഘടന നിരക്കുകൾ (>50%) കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് സ്വഭാവസവിശേഷതകളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ്, ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പീക്ക് ടാർഗെറ്റ് കറന്റ് ഡെൻസിറ്റി I ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജ് U യുടെ എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ n-ാം പവറിന് ആനുപാതികമാണ്, I = kUn (n എന്നത് കാഥോഡ് ഘടന, കാന്തികക്ഷേത്രം, മെറ്റീരിയൽ എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു സ്ഥിരാങ്കമാണ്). കുറഞ്ഞ പവർ ഡെൻസിറ്റികളിൽ (കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജ്) n മൂല്യം സാധാരണയായി 5 മുതൽ 15 വരെയാണ്; വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജിനൊപ്പം, കറന്റ് ഡെൻസിറ്റിയും പവർ ഡെൻസിറ്റിയും വേഗത്തിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ കാന്തികക്ഷേത്ര നിയന്ത്രണം നഷ്ടപ്പെടുന്നതിനാൽ n മൂല്യം 1 ആയി മാറുന്നു. കുറഞ്ഞ പവർ ഡെൻസിറ്റികളിലാണെങ്കിൽ, സാധാരണ പൾസ്ഡ് ഡിസ്ചാർജ് മോഡിലുള്ള ഗ്യാസ് അയോണുകളാണ് വാതക ഡിസ്ചാർജ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്; ഉയർന്ന പവർ ഡെൻസിറ്റിയിൽ, പ്ലാസ്മയിലെ ലോഹ അയോണുകളുടെ അനുപാതം വർദ്ധിക്കുകയും ചില വസ്തുക്കൾ സ്വയം-സ്പട്ടറിംഗ് മോഡിൽ മാറുകയും ചെയ്താൽ, അതായത്, സ്പട്ടേർഡ് ന്യൂട്രൽ കണികകളുടെയും ദ്വിതീയ ലോഹ അയോണുകളുടെയും അയോണൈസേഷൻ വഴിയാണ് പ്ലാസ്മ നിലനിർത്തുന്നത്, കൂടാതെ Ar പോലുള്ള നിഷ്ക്രിയ വാതക ആറ്റങ്ങൾ പ്ലാസ്മയെ ജ്വലിപ്പിക്കാൻ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ, അതിനുശേഷം സ്പട്ടേർഡ് ലോഹ കണികകൾ ലക്ഷ്യത്തിനടുത്ത് അയോണീകരിക്കപ്പെടുകയും ഉയർന്ന വൈദ്യുത ഡിസ്ചാർജ് നിലനിർത്താൻ കാന്തിക, വൈദ്യുത മണ്ഡലങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ സ്പട്ടേർഡ് ലക്ഷ്യത്തിലേക്ക് ബോംബെറിയാൻ തിരികെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ പ്ലാസ്മ ഉയർന്ന അയോണൈസ്ഡ് ലോഹ കണികകളാണ്. വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ലക്ഷ്യത്തിന്റെ സ്ഥിരതയുള്ള പ്രവർത്തനം ഉറപ്പാക്കുന്നതിന്, ലക്ഷ്യത്തിൽ നേരിട്ട് പ്രയോഗിക്കുന്ന താപനം വളരെ വലുതായിരിക്കരുത്, സാധാരണയായി നേരിട്ടുള്ള ജല തണുപ്പിക്കൽ, ലക്ഷ്യ മെറ്റീരിയൽ താപ ചാലകത 25 W / cm2 താഴെയായിരിക്കണം, പരോക്ഷ ജല തണുപ്പിക്കൽ, ലക്ഷ്യ മെറ്റീരിയൽ താപ ചാലകത മോശമാണ്, താപ സമ്മർദ്ദം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ലക്ഷ്യം മെറ്റീരിയൽ അല്ലെങ്കിൽ ലക്ഷ്യ മെറ്റീരിയൽ കുറഞ്ഞ അസ്ഥിരമായ അലോയ് ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, വൈദ്യുതി സാന്ദ്രതയുടെ മറ്റ് കേസുകൾ 2 ~ 15 W / cm2 താഴെ മാത്രമേ ഉണ്ടാകൂ, ഉയർന്ന വൈദ്യുതി സാന്ദ്രതയുടെ ആവശ്യകതകളേക്കാൾ വളരെ താഴെയാണ്. വളരെ ഇടുങ്ങിയ ഉയർന്ന പവർ പൾസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ടാർഗെറ്റ് ഓവർഹീറ്റിംഗിന്റെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും. ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗിനെ ഒരുതരം പൾസ്ഡ് സ്പട്ടറിംഗ് ആയി ആൻഡേഴ്സ് നിർവചിക്കുന്നു, അവിടെ പീക്ക് പവർ സാന്ദ്രത ശരാശരി വൈദ്യുതി സാന്ദ്രത കവിയുന്നു 2 ലേക്ക് 3 അളവിന്റെ ക്രമങ്ങൾ, കൂടാതെ ടാർഗെറ്റ് അയോൺ സ്പട്ടറിംഗ് സ്പട്ടറിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ ആധിപത്യം സ്ഥാപിക്കുന്നു, കൂടാതെ ടാർഗെറ്റ് സ്പട്ടറിംഗ് ആറ്റങ്ങൾ വളരെ വിഘടിച്ചിരിക്കുന്നു.

നമ്പർ 2 ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് കോട്ടിംഗ് ഡിപ്പോസിഷന്റെ സവിശേഷതകൾ

ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് ഉയർന്ന ഡിസോസിയേഷൻ നിരക്കും ഉയർന്ന അയോൺ ഊർജ്ജവുമുള്ള പ്ലാസ്മ ഉത്പാദിപ്പിക്കും, കൂടാതെ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത അയോണുകളെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിന് ബയസ് മർദ്ദം പ്രയോഗിക്കാനും കഴിയും, കൂടാതെ കോട്ടിംഗ് നിക്ഷേപ പ്രക്രിയ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ കണികകളാൽ ബോംബ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, ഇത് ഒരു സാധാരണ IPVD സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. അയോൺ ഊർജ്ജവും വിതരണവും കോട്ടിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരത്തിലും പ്രകടനത്തിലും വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.
പ്രശസ്തമായ തോർട്ടൺ സ്ട്രക്ചറൽ റീജിയൻ മോഡലിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, IPVD യെക്കുറിച്ച്, ആൻഡേഴ്‌സ് പ്ലാസ്മ ഡിപ്പോസിഷനും അയോൺ എച്ചിംഗും ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു സ്ട്രക്ചറൽ റീജിയൻ മോഡൽ നിർദ്ദേശിച്ചു, ചിത്രം 2-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, തോർട്ടൺ സ്ട്രക്ചറൽ റീജിയൻ മോഡലിലെ കോട്ടിംഗ് ഘടനയും താപനിലയും വായു മർദ്ദവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കോട്ടിംഗ് ഘടന, താപനില, അയോൺ ഊർജ്ജം എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തിലേക്ക് വ്യാപിപ്പിച്ചു. കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ അയോൺ ഡിപ്പോസിഷൻ കോട്ടിംഗിന്റെ കാര്യത്തിൽ, കോട്ടിംഗ് ഘടന തോർട്ടൺ സ്ട്രക്ചർ സോൺ മോഡലുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, മേഖല 1 (അയഞ്ഞ പോറസ് ഫൈബർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ) ൽ നിന്ന് മേഖല T (സാന്ദ്രമായ ഫൈബർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ), മേഖല 2 (കോളം ക്രിസ്റ്റലുകൾ), മേഖല 3 (റീക്രിസ്റ്റലൈസേഷൻ മേഖല) എന്നിവയിലേക്കുള്ള മാറ്റം; ഡിപ്പോസിഷൻ അയോൺ ഊർജ്ജത്തിന്റെ വർദ്ധനവോടെ, മേഖല 1 ൽ നിന്ന് മേഖല T, മേഖല 2, മേഖല 3 എന്നിവയിലേക്കുള്ള പരിവർത്തന താപനില കുറയുന്നു. ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഫൈബർ ക്രിസ്റ്റലുകളും കോളം ക്രിസ്റ്റലുകളും കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽ തയ്യാറാക്കാം. നിക്ഷേപിച്ച അയോണുകളുടെ ഊർജ്ജം 1-10 eV എന്ന ക്രമത്തിലേക്ക് വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, നിക്ഷേപിച്ച കോട്ടിംഗുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ അയോണുകളുടെ ബോംബാർഡ്മെന്റും എച്ചിംഗും വർദ്ധിക്കുകയും കോട്ടിംഗുകളുടെ കനം വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

നമ്പർ 3 ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ഹാർഡ് കോട്ടിംഗ് പാളി തയ്യാറാക്കൽ
ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് തയ്യാറാക്കിയ കോട്ടിംഗ് കൂടുതൽ സാന്ദ്രമാണ്, മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഉയർന്ന താപനില സ്ഥിരതയും. ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പരമ്പരാഗത മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടേർഡ് TiAlN കോട്ടിംഗ് 30 GPa കാഠിന്യവും 460 GPa യങ്ങിന്റെ മോഡുലസും ഉള്ള ഒരു സ്തംഭ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയാണ്; HIPIMS-TiAlN കോട്ടിംഗ് 34 GPa കാഠിന്യവും യങ്ങിന്റെ മോഡുലസ് 377 GPa ഉം ആണ്; കാഠിന്യവും യങ്ങിന്റെ മോഡുലസും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം കോട്ടിംഗിന്റെ കാഠിന്യത്തിന്റെ അളവുകോലാണ്. ഉയർന്ന കാഠിന്യവും ചെറിയ യങ്ങിന്റെ മോഡുലസും മികച്ച കാഠിന്യത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. HIPIMS-TiAlN കോട്ടിംഗിന് മികച്ച ഉയർന്ന താപനില സ്ഥിരതയുണ്ട്, പരമ്പരാഗത TiAlN കോട്ടിംഗിൽ 1,000 °C-ൽ ഉയർന്ന താപനില അനീലിംഗ് ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം 4 മണിക്കൂർ AlN ഷഡ്ഭുജ ഘട്ടം അവക്ഷിപ്തമാക്കുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ കോട്ടിംഗിന്റെ കാഠിന്യം കുറയുന്നു, അതേസമയം HIPIMS-TiAlN കോട്ടിംഗ് അതേ താപനിലയിലും സമയത്തും ചൂട് ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു. പരമ്പരാഗത കോട്ടിംഗിനെ അപേക്ഷിച്ച് HIPIMS-TiAlN കോട്ടിംഗിന് ഉയർന്ന താപനില ഓക്സീകരണത്തിന്റെ ഉയർന്ന ആരംഭ താപനിലയുമുണ്ട്. അതിനാൽ, PVD പ്രക്രിയയിലൂടെ തയ്യാറാക്കിയ മറ്റ് കോട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഹൈ-സ്പീഡ് കട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിൽ HIPIMS-TiAlN കോട്ടിംഗ് വളരെ മികച്ച പ്രകടനം കാണിക്കുന്നു.