နံပါတ် ၁ ပါဝါမြင့် pulsed magnetron sputtering ၏ အခြေခံမူ
မြင့်မားသောပါဝါ pulsed magnetron sputtering နည်းပညာသည် မြင့်မားသော peak pulse power (ရိုးရာ magnetron sputtering ထက် ၂-၃ ဆပိုမိုမြင့်မားသော) နှင့် low pulse duty cycle (0.5%-10%) ကိုအသုံးပြု၍ မြင့်မားသောသတ္တုပြိုကွဲမှုနှုန်း (>50%) ရရှိရန် ရရှိစေပါသည်။ ၎င်းသည် magnetron sputtering ဝိသေသလက္ခဏာများမှ ဆင်းသက်လာခြင်းဖြစ်ပြီး၊ Pic 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ peak target current density I သည် discharge voltage U ၏ exponential nth power နှင့် အချိုးကျပါသည်၊ I = kUn (n သည် cathode structure၊ magnetic field နှင့် material နှင့် ဆက်စပ်နေသော constant တစ်ခုဖြစ်သည်)။ power densities နိမ့်သောအခါ (low voltage) တွင် n တန်ဖိုးသည် ပုံမှန်အားဖြင့် 5 မှ 15 အတွင်းတွင်ရှိသည်။ discharge voltage တိုးလာသည်နှင့်အမျှ current density နှင့် power density သည် လျင်မြန်စွာတိုးလာပြီး high voltage တွင် n တန်ဖိုးသည် magnetic field confinement ဆုံးရှုံးမှုကြောင့် 1 ဖြစ်လာသည်။ power densities နိမ့်သောအခါတွင် gas dissociation ကို normal pulsed discharge mode တွင်ရှိသော gas ions များဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။ မြင့်မားသောပါဝါသိပ်သည်းဆများတွင် ပလာစမာရှိသတ္တုအိုင်းယွန်းများ၏အချိုးအစားတိုးလာပြီးအချို့သောပစ္စည်းများပြောင်းလဲသွားပါက၊ ဆိုလိုသည်မှာ self-sputtering မုဒ်တွင်ပြောင်းလဲပါက၊ ဆိုလိုသည်မှာ ပလာစမာကို sputtered ကြားနေအမှုန်များနှင့် ဒုတိယသတ္တုအိုင်းယွန်းများ၏ ionization ဖြင့်ထိန်းသိမ်းထားပြီး Ar ကဲ့သို့သော inert gas အက်တမ်များကို ပလာစမာကိုမီးရှို့ရန်အတွက်သာအသုံးပြုသည်၊ ထို့နောက် sputtered သတ္တုအမှုန်များကိုပစ်မှတ်အနီးတွင် ionized လုပ်ပြီးနောက် magnetic နှင့် electric fields များ၏လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် sputtered ပစ်မှတ်ကို bombering ရန်အရှိန်မြှင့်ပြီး မြင့်မားသော current discharge ကိုထိန်းသိမ်းပြီး ပလာစမာသည် မြင့်မားသော ionized သတ္တုအမှုန်များဖြစ်သည်။ ပစ်မှတ်အပေါ် အပူပေးအကျိုးသက်ရောက်မှု၏ sputtering လုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့်၊ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး အသုံးချမှုများတွင် ပစ်မှတ်၏ တည်ငြိမ်သောလည်ပတ်မှုကို သေချာစေရန်အတွက်၊ ပစ်မှတ်သို့ တိုက်ရိုက်အသုံးပြုသော ပါဝါသိပ်သည်းဆသည် အလွန်အကျွံများပြားရန်မလိုအပ်ပါ၊ ယေဘုယျအားဖြင့် တိုက်ရိုက်ရေအအေးခံခြင်းနှင့် ပစ်မှတ်ပစ္စည်း၏ အပူစီးကူးမှုသည် 25 W / cm2 အောက်ရှိသင့်ပြီး၊ သွယ်ဝိုက်ရေအအေးခံခြင်း၊ ပစ်မှတ်ပစ္စည်း၏ အပူစီးကူးမှုသည် ညံ့ဖျင်းပြီး၊ အပူဖိစီးမှုကြောင့် အပိုင်းပိုင်းကွဲသွားခြင်းကြောင့် ပစ်မှတ်ပစ္စည်း သို့မဟုတ် ပစ်မှတ်ပစ္စည်းတွင် မတည်ငြိမ်သော သတ္တုစပ်အစိတ်အပိုင်းများ ပါဝင်ပြီး အခြားပါဝါသိပ်သည်းဆများသည် 2 ~ 15 W / cm2 အောက်သာရှိနိုင်ပြီး မြင့်မားသောပါဝါသိပ်သည်းဆ၏ လိုအပ်ချက်များထက် များစွာနိမ့်ကျပါသည်။ ပစ်မှတ်အပူလွန်ကဲခြင်းပြဿနာကို အလွန်ကျဉ်းမြောင်းသော မြင့်မားသောပါဝါ pulses များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဖြေရှင်းနိုင်သည်။ Anders က မြင့်မားသောပါဝါ pulsed magnetron sputtering ကို အမြင့်ဆုံးပါဝါသိပ်သည်းဆသည် ပျမ်းမျှပါဝါသိပ်သည်းဆထက် ၂ မှ ၃ အဆအထိ ကျော်လွန်သော pulsed sputtering အမျိုးအစားအဖြစ် အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုထားပြီး၊ ပစ်မှတ်အိုင်းယွန်း sputtering သည် sputtering လုပ်ငန်းစဉ်ကို လွှမ်းမိုးထားပြီး၊ ပစ်မှတ် sputtering အက်တမ်များသည် အလွန်ကွဲထွက်နေပါသည်။
နံပါတ် ၂ မြင့်မားသောပါဝါ pulsed magnetron sputtering coating deposition ၏ဝိသေသလက္ခဏာများ
မြင့်မားသောပါဝါ pulsed magnetron sputtering သည် မြင့်မားသော dissociation rate နှင့် မြင့်မားသော ion energy ရှိသော plasma ကိုထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး၊ အားသွင်းထားသော ion များကိုအရှိန်မြှင့်ရန် bias pressure ကိုအသုံးပြုနိုင်ကာ၊ coating deposition လုပ်ငန်းစဉ်ကို မြင့်မားသောစွမ်းအင်အမှုန်များဖြင့် ဗုံးကြဲတိုက်ခိုက်ပြီး ၎င်းသည် IPVD နည်းပညာ၏ပုံမှန်တစ်ခုဖြစ်သည်။ အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်နှင့်ဖြန့်ဖြူးမှုသည် coating အရည်အသွေးနှင့်စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အလွန်အရေးကြီးသောသက်ရောက်မှုရှိသည်။
IPVD အကြောင်း၊ နာမည်ကျော် Thorton ဖွဲ့စည်းပုံဒေသပုံစံကို အခြေခံ၍ Anders သည် plasma deposition နှင့် ion etching ပါဝင်သော ဖွဲ့စည်းပုံဒေသပုံစံတစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့ပြီး၊ Thorton ဖွဲ့စည်းပုံဒေသပုံစံတွင် coating structure နှင့် အပူချိန်နှင့် လေဖိအားကြား ဆက်နွယ်မှုကို ပုံ ၂ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း coating structure၊ အပူချိန်နှင့် ion energy ကြား ဆက်နွယ်မှုအထိ တိုးချဲ့ခဲ့သည်။ low energy ion deposition coating တွင် coating structure သည် Thorton ဖွဲ့စည်းပုံဇုန်ပုံစံနှင့် ကိုက်ညီသည်။ deposition temperature မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ region 1 (loose porous fiber crystals) မှ region T (dense fiber crystals)၊ region 2 (columnar crystals) နှင့် region 3 (recrystallization region) သို့ ကူးပြောင်းသည်။ deposition ion energy မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ region 1 မှ region T၊ region 2 နှင့် region 3 သို့ ကူးပြောင်းအပူချိန် လျော့ကျသွားသည်။ high-density fiber crystals နှင့် columnar crystals များကို အပူချိန်နိမ့်တွင် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။ deposited ions များ၏ စွမ်းအင်သည် 1-10 eV အစီအစဥ်အတိုင်း မြင့်တက်လာသောအခါ deposited coatings မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ion များ၏ bombardment နှင့် etching မြင့်တက်လာပြီး coatings များ၏ အထူလည်း တိုးလာသည်။
နံပါတ် ၃ ပါဝါမြင့် pulsed magnetron sputtering နည်းပညာဖြင့် မာကျောသော အပေါ်ယံလွှာ ပြင်ဆင်ခြင်း
မြင့်မားသောပါဝါ pulsed magnetron sputtering နည်းပညာဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသောအပေါ်ယံလွှာသည် သိပ်သည်းဆပိုများပြီး စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများပိုမိုကောင်းမွန်ပြီး အပူချိန်တည်ငြိမ်မှုမြင့်မားသည်။ ပုံ ၃ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ရိုးရာ magnetron sputtered TiAlN အပေါ်ယံလွှာသည် 30 GPa မာကျောမှုနှင့် Young's modulus 460 GPa ရှိသော columnar crystal structure တစ်ခုဖြစ်သည်။ HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံလွှာသည် 34 GPa မာကျောမှုရှိပြီး Young's modulus သည် 377 GPa ဖြစ်သည်။ မာကျောမှုနှင့် Young's modulus အချိုးသည် အပေါ်ယံလွှာ၏ မာကျောမှုကို တိုင်းတာသည်။ မာကျောမှုမြင့်မားခြင်းနှင့် Young's modulus သေးငယ်ခြင်းသည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော မာကျောမှုကို ဆိုလိုသည်။ HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံလွှာသည် အပူချိန်မြင့်မားသော 1,000 °C တွင် 4 နာရီကြာ အပူပေးပြီးနောက် ရိုးရာ TiAlN အပေါ်ယံလွှာတွင် AlN hexagonal phase ဖြစ်ပေါ်လာသောကြောင့် အပူချိန်မြင့်မားသော တည်ငြိမ်မှုပိုမိုကောင်းမွန်သည်။ အပေါ်ယံလွှာ၏ မာကျောမှုသည် အပူချိန်မြင့်မားသောအခါ လျော့ကျသွားပြီး HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံလွှာသည် အပူချိန်နှင့်အချိန်တွင် အပူပေးပြီးနောက် မပြောင်းလဲပါ။ HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံလွှာသည် ရိုးရာအပေါ်ယံလွှာထက် အပူချိန်မြင့်မားသော အောက်ဆီဒေးရှင်း၏ စတင်အပူချိန်ပိုမိုမြင့်မားသည်။ ထို့ကြောင့် PVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော အခြားအလွှာပါးဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော ကိရိယာများထက် HIPIMS-TiAlN အလွှာသည် မြန်နှုန်းမြင့် ဖြတ်တောက်သည့်ကိရိယာများတွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၂ ခုနှစ်၊ နိုဝင်ဘာလ ၈ ရက်