क्रमांक १ उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगचे तत्त्व
उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रात, उच्च धातू विघटन दर (>५०%) मिळवण्यासाठी उच्च शिखर स्पंद शक्ती (पारंपारिक मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगपेक्षा २-३ पटीने जास्त) आणि कमी स्पंद कर्तव्य चक्र (०.५%-१०%) वापरले जाते, जे मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगच्या वैशिष्ट्यांमधून प्राप्त होते, जसे चित्र १ मध्ये दाखवले आहे, जिथे शिखर लक्ष्य प्रवाह घनता I ही विसर्जन व्होल्टेज U च्या घातांक n व्या घाताशी समानुपाती असते, I = kUn (n हा कॅथोड संरचना, चुंबकीय क्षेत्र आणि सामग्रीशी संबंधित एक स्थिरांक आहे). कमी शक्ती घनतेवर (कमी व्होल्टेज) n चे मूल्य सामान्यतः ५ ते १५ च्या श्रेणीत असते; विसर्जन व्होल्टेज वाढल्याने, प्रवाह घनता आणि शक्ती घनता वेगाने वाढतात, आणि उच्च व्होल्टेजवर चुंबकीय क्षेत्राच्या मर्यादेच्या नुकसानीमुळे n चे मूल्य १ होते. जर कमी शक्ती घनतेवर, वायू विसर्जन हे वायू आयनांद्वारे निर्धारित केले जात असेल, म्हणजेच सामान्य स्पंदित विसर्जन मोडमध्ये; जर उच्च पॉवर घनतेवर, प्लाझ्मामधील धातू आयनांचे प्रमाण वाढते आणि काही पदार्थ बदलतात, म्हणजेच सेल्फ-स्पटरिंग मोडमध्ये, म्हणजेच स्पटर केलेल्या तटस्थ कणांच्या आणि दुय्यम धातू आयनांच्या आयनीकरणाद्वारे प्लाझ्मा टिकवून ठेवला जातो, आणि Ar सारख्या निष्क्रिय वायूचे अणू फक्त प्लाझ्मा प्रज्वलित करण्यासाठी वापरले जातात, त्यानंतर स्पटर केलेले धातू कण लक्ष्याजवळ आयनीकृत होतात आणि चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांच्या क्रियेखाली स्पटर केलेल्या लक्ष्यावर आदळण्यासाठी परत प्रवेगित केले जातात, ज्यामुळे उच्च प्रवाहाचा डिस्चार्ज टिकून राहतो, आणि प्लाझ्मा हा उच्च आयनीकृत धातू कणांचा बनलेला असतो. स्पटरिंग प्रक्रियेमुळे टार्गेटवर होणाऱ्या उष्णतेच्या परिणामामुळे, औद्योगिक उपयोगांमध्ये टार्गेटचे स्थिर कार्य सुनिश्चित करण्यासाठी, टार्गेटवर थेट लागू केलेली पॉवर डेन्सिटी खूप जास्त असू शकत नाही. साधारणपणे, थेट वॉटर कूलिंग आणि टार्गेट मटेरियलची थर्मल कंडक्टिव्हिटी २५ W/cm² पेक्षा कमी असावी. अप्रत्यक्ष वॉटर कूलिंग, टार्गेट मटेरियलची थर्मल कंडक्टिव्हिटी कमी असणे, थर्मल स्ट्रेसमुळे टार्गेट मटेरियलचे तुकडे होणे किंवा टार्गेट मटेरियलमध्ये कमी बाष्पशील मिश्रधातूचे घटक असणे आणि अशा इतर प्रकरणांमध्ये पॉवर डेन्सिटी केवळ २ ते १५ W/cm² पेक्षा कमी असू शकते, जी उच्च पॉवर डेन्सिटीच्या आवश्यकतेपेक्षा खूपच कमी आहे. अत्यंत अरुंद उच्च-शक्तीच्या पल्सेसचा वापर करून टार्गेटच्या अतिउष्णतेची समस्या सोडवली जाऊ शकते. अँडर्स उच्च-शक्तीच्या पल्स्ड मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगची व्याख्या अशा प्रकारे करतात की, ही एक प्रकारची पल्स्ड स्पटरिंग आहे जिथे पीक पॉवर डेन्सिटी सरासरी पॉवर डेन्सिटीपेक्षा २ ते ३ पटीने जास्त असते, स्पटरिंग प्रक्रियेवर टार्गेट आयन स्पटरिंगचे वर्चस्व असते आणि टार्गेट स्पटरिंग अणूंचे मोठ्या प्रमाणात विघटन होते.
क्रमांक २ उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग निक्षेपणाची वैशिष्ट्ये
उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगद्वारे उच्च विघटन दर आणि उच्च आयन ऊर्जा असलेला प्लाझ्मा तयार करता येतो, तसेच आवेशित आयनांना गती देण्यासाठी बायस दाब लागू करता येतो आणि कोटिंग जमा करण्याच्या प्रक्रियेत उच्च-ऊर्जा कणांचा मारा केला जातो, जे एक वैशिष्ट्यपूर्ण IPVD तंत्रज्ञान आहे. आयन ऊर्जा आणि वितरणाचा कोटिंगच्या गुणवत्तेवर आणि कार्यक्षमतेवर खूप महत्त्वाचा परिणाम होतो.
आयपीव्हीडी (IPVD) बद्दल सांगायचे झाल्यास, प्रसिद्ध थॉर्नटन स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेलवर आधारित, अँडर्सने प्लाझ्मा डिपॉझिशन आणि आयन एचिंगचा समावेश असलेले एक स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेल प्रस्तावित केले. त्यांनी थॉर्नटन स्ट्रक्चरल रीजन मॉडेलमधील कोटिंगची रचना आणि तापमान व हवेचा दाब यांच्यातील संबंधाचा विस्तार करून तो कोटिंगची रचना, तापमान आणि आयन ऊर्जा यांच्यातील संबंधापर्यंत नेला, जसे चित्र २ मध्ये दाखवले आहे. कमी ऊर्जेच्या आयन डिपॉझिशन कोटिंगच्या बाबतीत, कोटिंगची रचना थॉर्नटन स्ट्रक्चरल झोन मॉडेलशी सुसंगत असते. डिपॉझिशन तापमान वाढल्याने, रीजन १ (सैल सच्छिद्र फायबर क्रिस्टल्स) पासून रीजन टी (दाट फायबर क्रिस्टल्स), रीजन २ (स्तंभाकार क्रिस्टल्स) आणि रीजन ३ (पुनर्स्फटिकीकरण क्षेत्र) मध्ये संक्रमण होते; तर डिपॉझिशन आयन ऊर्जा वाढल्याने, रीजन १ पासून रीजन टी, रीजन २ आणि रीजन ३ मध्ये होणारे संक्रमण तापमान कमी होते. उच्च-घनतेचे फायबर क्रिस्टल्स आणि स्तंभाकार क्रिस्टल्स कमी तापमानात तयार केले जाऊ शकतात. जेव्हा जमा झालेल्या आयनांची ऊर्जा १-१० eV च्या श्रेणीपर्यंत वाढते, तेव्हा जमा झालेल्या कोटिंगच्या पृष्ठभागावर आयनांचा मारा आणि एचिंग वाढते आणि कोटिंगची जाडी वाढते.
क्रमांक ३ उच्च शक्तीच्या पल्स्ड मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे कठीण लेप थराची तयारी
उच्च शक्तीच्या पल्स्ड मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाने तयार केलेले कोटिंग अधिक घन असते, त्यात उत्तम यांत्रिक गुणधर्म आणि उच्च तापमान स्थिरता असते. चित्र ३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, पारंपरिक मॅग्नेट्रॉन स्पटर्ड TiAlN कोटिंगची रचना स्तंभाकार स्फटिकाची असून त्याची कठोरता ३० GPa आणि यंगचा मापांक ४६० GPa आहे; HIPIMS-TiAlN कोटिंगची कठोरता ३४ GPa आहे, तर यंगचा मापांक ३७७ GPa आहे; कठोरता आणि यंगचा मापांक यांचे गुणोत्तर हे कोटिंगच्या कणखरपणाचे मापक आहे. जास्त कठोरता आणि कमी यंगचा मापांक म्हणजे उत्तम कणखरपणा. HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये उत्तम उच्च तापमान स्थिरता आहे, कारण पारंपरिक TiAlN कोटिंगमध्ये १,००० °C तापमानावर ४ तास उच्च तापमान ॲनीलिंग उपचारानंतर AlN षटकोनी प्रावस्था अवक्षेपित होते. उच्च तापमानात कोटिंगची कठोरता कमी होते, तर HIPIMS-TiAlN कोटिंग त्याच तापमानात आणि वेळेत उष्णता उपचारानंतर अपरिवर्तित राहते. पारंपरिक कोटिंगच्या तुलनेत HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये उच्च तापमान ऑक्सिडेशनची सुरुवात होण्याचे तापमानही जास्त असते. त्यामुळे, PVD प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या इतर कोटेड टूल्सच्या तुलनेत, HIPIMS-TiAlN कोटिंग हाय-स्पीड कटिंग टूल्समध्ये खूपच चांगली कामगिरी दाखवते.
पोस्ट करण्याची वेळ: नोव्हेंबर-०८-२०२२