HiPIMS နည်းပညာမိတ်ဆက်

No.1 စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering ၏ နိယာမ
စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနက်ထရွန်စပတာတီးခြင်းနည်းပညာသည် အမြင့်ဆုံးသွေးခုန်နှုန်းပါဝါ (သမားရိုးကျ magnetron sputtering ထက် ပြင်းအား 2-3 ပမာဏ ပိုမိုများပြားသည်) နှင့် Pic အချိုးအစား 1 တွင် လက်ရှိပြသထားသည့်အတိုင်း လက်ရှိ Pic မှ အချိုးအစား 1 တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း လက်ရှိ picity တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း မြင့်မားသောသတ္တုကွဲထွက်နှုန်းများ (>50%) မှ ဆင်းသက်လာသည်၊ လျှပ်စီးဗို့အား U၊ I = kUn ၏ exponential nth ပါဝါ (n သည် cathode တည်ဆောက်ပုံ၊ သံလိုက်စက်ကွင်းနှင့် ပစ္စည်း) နှင့် ဆက်နွှယ်သော ကိန်းသေတစ်ခုဖြစ်သည်။ အောက်ပါဝါသိပ်သည်းဆ (ဗို့အားနိမ့်) တွင် n တန်ဖိုးသည် အများအားဖြင့် 5 မှ 15 အတွင်းရှိသည်။ တိုးလာသော discharge voltage နှင့်အတူ၊ current density နှင့် power density သည် လျင်မြန်စွာ တိုးလာပြီး high voltage တွင် magnetic field confination ဆုံးရှုံးမှုကြောင့် n value သည် 1 ဖြစ်သွားသည်။ ပါဝါသိပ်သည်းဆနည်းလျှင် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှုကို ပုံမှန် pulsed discharge mode တွင်ရှိသော ဓာတ်ငွေ့အိုင်းယွန်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။ ပါဝါသိပ်သည်းဆမြင့်မားပါက ပလာစမာရှိ သတ္တုအိုင်းယွန်းအချိုးအစား တိုးလာပြီး အချို့သောပစ္စည်းများသို့ ကူးပြောင်းပါက ၎င်းသည် self-sputtering mode တွင်ဖြစ်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ပလာစမာကို sputtered neutral particles နှင့် secondary metal ion များ၏ ionization ဖြင့် ထိန်းသိမ်းထားပြီး Ar ကဲ့သို့သော inert gas atoms များကို ပလာစမာတွင် အရှိန်မြှင့်ပြီး သတ္တုအမှုန်အမွှားများကို လောင်ကျွမ်းစေပြီးနောက်တွင်သာ အသုံးပြုသည်။ မြင့်မားသော လျှပ်စီးကြောင်းများကို ထိန်းသိမ်းရန် သံလိုက်နှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် sputtered ပစ်မှတ်ကို ဗုံးကြဲပြီး ပလာစမာသည် အိုင်ယွန်ဆန်သော သတ္တုမှုန်များဖြစ်သည်။ ပစ်မှတ်အပေါ် အပူပေးသက်ရောက်မှု၏ sputtering လုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့်၊ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး ပစ်မှတ်၏ တည်ငြိမ်သောလည်ပတ်မှုကို သေချာစေရန်အတွက်၊ ပစ်မှတ်သို့ တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည့် ပါဝါသိပ်သည်းဆသည် ကြီးမားသည်မဟုတ်ပါ၊ ယေဘုယျအားဖြင့် တိုက်ရိုက်ရေအေးနှင့် ပစ်မှတ်ပစ္စည်း အပူစီးကူးမှုသည် 25 W / cm2 အောက်တွင် ရှိသင့်သည်၊ သွယ်ဝိုက်သောရေအေးပေးခြင်း၊ ပစ်မှတ်ပစ္စည်း အပူစီးကူးမှု ညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ပစ်မှတ်တွင် ပါဝါနိမ့်ကျသော သို့မဟုတ် အကွဲကွဲအပြားပြားဖြစ်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အခြားအကွဲကွဲအပြားပြားတို့၏ ဖိစီးမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ပစ္စည်း၊ သိပ်သည်းဆသည် 2 ~ 15 W / cm2 တွင်သာရှိနိုင်ပြီး မြင့်မားသောပါဝါသိပ်သည်းဆ၏လိုအပ်ချက်များအောက်တွင်သာရှိသည်။ ပစ်မှတ်အပူလွန်ကဲခြင်းပြဿနာကို အလွန်ကျဉ်းမြောင်းသော စွမ်းအားမြင့်ပဲမျိုးစုံကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဖြေရှင်းနိုင်ပါသည်။ Anders သည် high-power pulsed magnetron sputtering ကို pulsed sputtering အမျိုးအစားအဖြစ် သတ်မှတ်ပြီး peak power density သည် ပျမ်းမျှ power density ကို ပြင်းအား 2 မှ 3 orders ထက်ကျော်လွန်ကာ ပစ်မှတ် ion sputtering သည် sputtering process ကို လွှမ်းမိုးထားပြီး ပစ်မှတ် sputtering atoms များသည် အလွန်ဆက်နွယ်နေပါသည်။

No.2 စွမ်းအားမြင့် pulsed magnetron sputtering coating အစစ်ခံခြင်း၏ ဝိသေသလက္ခဏာများ

စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering သည် မြင့်မားသော dissociation နှုန်းနှင့် မြင့်မားသော အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်ဖြင့် ပလာစမာကို ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး၊ အားသွင်းထားသော အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် ဘက်လိုက်ဖိအားကို သက်ရောက်နိုင်ပြီး၊ ပုံမှန် IPVD နည်းပညာဖြစ်သည့် စွမ်းအင်မြင့်အမှုန်အမွှားများဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားခြင်းဖြစ်သည်။ အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်နှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အပေါ်ယံအရည်အသွေးနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အလွန်အရေးကြီးသော သက်ရောက်မှုရှိသည်။
IPVD အကြောင်း ကျော်ကြားသော Thorton ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ဒေသမော်ဒယ်ကို အခြေခံ၍ Anders သည် ပလာစမာ စုဆောင်းခြင်းနှင့် အိုင်းယွန်းခြစ်ခြင်း ပါဝင်သော ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ မော်ဒယ်ကို အဆိုပြုခဲ့ပြီး၊ Thorton တည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ဒေသမော်ဒယ်တွင် အပေါ်ယံမျက်နှာပြင်နှင့် အပူချိန်နှင့် လေဖိအားကြားမှ ဆက်နွယ်မှုကို ပုံ 2 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း အပေါ်ယံဖွဲ့စည်းပုံ၊ အပူချိန်နှင့် အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်တို့ကြား ဆက်နွယ်မှုကို တိုးချဲ့ထားသည်။ ဇုန်မော်ဒယ်။ သိုလှောင်မှု အပူချိန် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ၊ ဒေသ 1 (loose porous fiber crystals) မှ region T (သိပ်သည်းသော ဖိုက်ဘာပုံဆောင်ခဲများ)၊ region 2 (columnar crystals) နှင့် region 3 (recrystallization region) သို့ ကူးပြောင်းသွားသည်။ စုဆောင်းထားသော အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်များ တိုးလာသဖြင့်၊ ဒေသ 1 မှ ဒေသ T သို့ အကူးအပြောင်း အပူချိန်သည် ဒေသ 2 နှင့် ဒေသ 3 လျော့နည်းသွားသည်။ သိပ်သည်းဆမြင့်သော ဖိုက်ဘာပုံဆောင်ခဲများနှင့် columnar crystals များကို အပူချိန်နိမ့်ပိုင်းတွင် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။ စုဆောင်းထားသော အိုင်းယွန်းများ၏ စွမ်းအင်သည် 1-10 eV ၏ အစီအစဥ်သို့ တိုးလာသောအခါ၊ အနည်ကျနေသော အပေါ်ယံမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အိုင်းယွန်းများကို ဗုံးကြဲခြင်းနှင့် ခြစ်ထုတ်ခြင်းတို့ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး အပေါ်ယံ၏ အထူကို တိုးလာစေသည်။

No.3 စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering နည်းပညာဖြင့် hard coating အလွှာကို ပြင်ဆင်ခြင်း။
စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering နည်းပညာဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော အပေါ်ယံလွှာသည် ပိုပို၍ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် မြင့်မားသော အပူချိန် တည်ငြိမ်မှုတို့နှင့်အတူ ပိုသိပ်သည်းသည်။ ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ သမားရိုးကျ magnetron sputtered TiAlN coating သည် မာကျောသော 30 GPa နှင့် Young ၏ 460 GPa ရှိသော ကော်လံပုံသလင်းပြင်ဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည်။ HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် 34 GPa မာကျောမှုဖြစ်ပြီး Young ၏ module သည် 377 GPa ဖြစ်သည်။ မာကျောမှု နှင့် Young ၏ မော်ဒူလပ်ကြား အချိုးသည် အပေါ်ယံလွှာ၏ မာကျောမှု တိုင်းတာမှု ဖြစ်သည်။ ပိုမိုမာကျောမှုနှင့် သေးငယ်သော Young's modulus သည် ပိုမာကျောမှုကို ဆိုလိုသည်။ HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် အပူချိန် 1,000°C တွင် 4 နာရီကြာ မြင့်မားသောအပူချိန်ကို လိမ်းပြီးနောက် AlN ဆဋ္ဌဂံအဆင့်ကို သမရိုးကျ TiAlN အပေါ်ယံလွှာတွင် ရွာသွန်းစေပြီး မြင့်မားသောအပူချိန်တည်ငြိမ်မှုရှိသည်။ အပေါ်ယံ၏ မာကျောမှုသည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် လျော့ကျသွားပြီး HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် တူညီသောအပူချိန်နှင့် အချိန်ကာလတွင် အပူကုသမှုပြီးနောက် မပြောင်းလဲပါ။ HIPIMS-TiAlN coating သည် သမားရိုးကျ အပေါ်ယံထက် မြင့်မားသော အပူချိန် oxidation ၏ အပူချိန် မြင့်မားသည်။ ထို့ကြောင့်၊ HIPIMS-TiAlN coating သည် PVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသော အခြား coated tools များထက် မြန်နှုန်းမြင့်ဖြတ်တောက်ခြင်းကိရိယာများတွင် စွမ်းဆောင်ရည်ပိုကောင်းကြောင်း ပြသသည်။