उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगचे क्रमांक १ तत्व
उच्च शक्तीचे स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्र उच्च शिखर पल्स पॉवर (पारंपारिक मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगपेक्षा 2-3 ऑर्डर जास्त) आणि कमी पल्स ड्युटी सायकल (0.5%-10%) वापरते जेणेकरून उच्च धातू विघटन दर (>50%) साध्य होतील, जे मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग वैशिष्ट्यांपासून प्राप्त होते, जसे चित्र 1 मध्ये दर्शविले आहे, जिथे पीक लक्ष्य करंट घनता I डिस्चार्ज व्होल्टेज U च्या घातांकीय n व्या पॉवरच्या प्रमाणात असते, I = kUn (n हा कॅथोड स्ट्रक्चर, चुंबकीय क्षेत्र आणि मटेरियलशी संबंधित स्थिरांक आहे). कमी पॉवर घनतेवर (कमी व्होल्टेज) n मूल्य सहसा 5 ते 15 च्या श्रेणीत असते; वाढत्या डिस्चार्ज व्होल्टेजसह, वर्तमान घनता आणि पॉवर घनता वेगाने वाढते आणि उच्च व्होल्टेजवर चुंबकीय क्षेत्र बंदिवास गमावल्यामुळे n मूल्य 1 होते. कमी पॉवर घनतेवर, गॅस डिस्चार्ज सामान्य स्पंदित डिस्चार्ज मोडमध्ये असलेल्या गॅस आयनद्वारे निर्धारित केला जातो; जर उच्च पॉवर घनतेवर, प्लाझ्मामधील धातूच्या आयनांचे प्रमाण वाढते आणि काही पदार्थ बदलतात, म्हणजेच ते स्वयं-थुंकण्याच्या मोडमध्ये असतात, म्हणजेच प्लाझ्मा स्पटर केलेले तटस्थ कण आणि दुय्यम धातू आयनांच्या आयनीकरणाद्वारे राखला जातो आणि Ar सारख्या निष्क्रिय वायू अणूंचा वापर फक्त प्लाझ्मा प्रज्वलित करण्यासाठी केला जातो, त्यानंतर स्पटर केलेले धातूचे कण लक्ष्याजवळ आयनीकृत केले जातात आणि चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांच्या कृती अंतर्गत उच्च विद्युत प्रवाह स्त्राव राखण्यासाठी स्पटर केलेल्या लक्ष्यावर बॉम्बफेक करण्यासाठी परत प्रवेगित केले जातात आणि प्लाझ्मा हा उच्च आयनीकृत धातूचा कण असतो. लक्ष्यावर हीटिंग इफेक्टच्या स्पटरिंग प्रक्रियेमुळे, औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये लक्ष्याचे स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी, लक्ष्यावर थेट लागू केलेली पॉवर घनता खूप मोठी असू शकत नाही, साधारणपणे थेट वॉटर कूलिंग आणि टार्गेट मटेरियल थर्मल चालकता 25 W / cm2 खाली असावी, अप्रत्यक्ष वॉटर कूलिंग, टार्गेट मटेरियल थर्मल चालकता खराब आहे, थर्मल स्ट्रेसमुळे किंवा टार्गेट मटेरियलमध्ये कमी अस्थिर मिश्र धातु घटकांमुळे विखंडन झाल्यामुळे लक्ष्य मटेरियल आणि पॉवर घनतेची इतर प्रकरणे फक्त 2 ~ 15 W / cm2 खाली असू शकतात, उच्च पॉवर घनतेच्या आवश्यकतांपेक्षा खूप खाली. टार्गेट ओव्हरहाटिंगची समस्या अतिशय अरुंद हाय पॉवर पल्स वापरून सोडवता येते. अँडर्स हाय-पॉवर स्पटरिंगला एक प्रकारचे स्पटरिंग म्हणून परिभाषित करतात जिथे पीक पॉवर घनता सरासरी पॉवर घनतेपेक्षा 2 ते 3 ऑर्डरने जास्त असते, आणि टार्गेट आयन स्पटरिंग स्पटरिंग प्रक्रियेवर वर्चस्व गाजवते, आणि टार्गेट स्पटरिंग अणू अत्यंत विलग आहेत.
क्रमांक २ उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग डिपॉझिशनची वैशिष्ट्ये
उच्च शक्तीचे स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग उच्च पृथक्करण दर आणि उच्च आयन उर्जेसह प्लाझ्मा तयार करू शकते आणि चार्ज केलेल्या आयनांना गती देण्यासाठी बायस प्रेशर लागू करू शकते आणि कोटिंग डिपॉझिशन प्रक्रियेवर उच्च-ऊर्जा कणांचा भडिमार केला जातो, जो एक सामान्य IPVD तंत्रज्ञान आहे. आयन ऊर्जा आणि वितरणाचा कोटिंगच्या गुणवत्तेवर आणि कार्यक्षमतेवर खूप महत्त्वाचा प्रभाव पडतो.
प्रसिद्ध थॉर्टन स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेलवर आधारित, आयव्हीडी बद्दल, अँडर्सने प्लाझ्मा डिपॉझिशन आणि आयन एचिंगचा समावेश असलेले स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेल प्रस्तावित केले, थॉर्टन स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेलमध्ये कोटिंग स्ट्रक्चर आणि तापमान आणि हवेचा दाब यांच्यातील संबंध कोटिंग स्ट्रक्चर, तापमान आणि आयन एनर्जी यांच्यातील संबंधांपर्यंत वाढवला, जसे चित्र 2 मध्ये दर्शविले आहे. कमी ऊर्जा आयन डिपॉझिशन कोटिंगच्या बाबतीत, कोटिंग स्ट्रक्चर थॉर्टन स्ट्रक्चर झोन मॉडेलशी सुसंगत आहे. डिपॉझिशन तापमान वाढल्याने, रीजन 1 (सैल सच्छिद्र फायबर क्रिस्टल्स) पासून रीजन टी (दाट फायबर क्रिस्टल्स), रीजन 2 (स्तंभीय क्रिस्टल्स) आणि रीजन 3 (पुनर्स्फटिकीकरण प्रदेश) मध्ये संक्रमण होते; डिपॉझिशन आयन एनर्जी वाढल्याने, रीजन 1 वरून रीजन टी, रीजन 2 आणि रीजन 3 मध्ये संक्रमण तापमान कमी होते. उच्च-घनता फायबर क्रिस्टल्स आणि स्तंभीय क्रिस्टल्स कमी तापमानावर तयार करता येतात. जेव्हा डिपॉझिट आयनची ऊर्जा 1-10 eV च्या क्रमाने वाढते, तेव्हा डिपॉझिट कोटिंग्जच्या पृष्ठभागावर आयनांचा बॉम्बस्फोट आणि एचिंग वाढतो आणि कोटिंग्जची जाडी वाढते.
क्रमांक ३ उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे कठीण कोटिंग थर तयार करणे
उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे तयार केलेले कोटिंग अधिक घन असते, चांगले यांत्रिक गुणधर्म आणि उच्च तापमान स्थिरता असते. चित्र 3 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, पारंपारिक मॅग्नेट्रॉन स्पटर केलेले TiAlN कोटिंग हे स्तंभीय क्रिस्टल स्ट्रक्चर आहे ज्याची कडकपणा 30 GPa आणि यंगचा मापांक 460 GPa आहे; HIPIMS-TiAlN कोटिंग 34 GPa कडकपणा आहे तर यंगचा मापांक 377 GPa आहे; कडकपणा आणि यंगचा मापांक यांच्यातील गुणोत्तर हे कोटिंगच्या कडकपणाचे मोजमाप आहे. जास्त कडकपणा आणि लहान यंगचा मापांक म्हणजे चांगली कडकपणा. HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये उच्च तापमान स्थिरता चांगली असते, ज्यामध्ये पारंपारिक TiAlN कोटिंगमध्ये 1,000 °C वर 4 तासांसाठी उच्च तापमान अॅनिलिंग उपचारानंतर AlN षटकोनी फेज प्रक्षेपित केला जातो. उच्च तापमानावर कोटिंगची कडकपणा कमी होते, तर HIPIMS-TiAlN कोटिंग समान तापमान आणि वेळेवर उष्णता उपचारानंतर अपरिवर्तित राहते. पारंपारिक कोटिंगपेक्षा HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये उच्च तापमानाच्या ऑक्सिडेशनचे प्रारंभिक तापमान जास्त असते. म्हणूनच, PVD प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या इतर कोटेड टूल्सपेक्षा HIPIMS-TiAlN कोटिंग हाय-स्पीड कटिंग टूल्समध्ये खूप चांगली कामगिरी दर्शवते.
पोस्ट वेळ: नोव्हेंबर-०८-२०२२