उच्च शक्ति स्पंदित म्याग्नेट्रोन स्पटरिङको नम्बर १ सिद्धान्त
उच्च शक्ति पल्स्ड म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ प्रविधिले उच्च शिखर पल्स पावर (परम्परागत म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ भन्दा २-३ परिमाणको परिमाण बढी) र कम पल्स ड्युटी चक्र (०.५%-१०%) प्रयोग गर्दछ जसले उच्च धातु विघटन दर (>५०%) प्राप्त गर्दछ, जुन म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ विशेषताहरूबाट लिइएको हो, जुन तस्वीर १ मा देखाइए अनुसार, जहाँ शिखर लक्ष्य वर्तमान घनत्व I डिस्चार्ज भोल्टेज U, I = kUn (n क्याथोड संरचना, चुम्बकीय क्षेत्र र सामग्रीसँग सम्बन्धित स्थिरांक हो) को घातांकीय n औं शक्तिको समानुपातिक हुन्छ। कम पावर घनत्व (कम भोल्टेज) मा n मान सामान्यतया ५ देखि १५ को दायरामा हुन्छ; बढ्दो डिस्चार्ज भोल्टेजको साथ, वर्तमान घनत्व र पावर घनत्व द्रुत रूपमा बढ्छ, र उच्च भोल्टेजमा n मान चुम्बकीय क्षेत्र बन्धनको क्षतिको कारण १ हुन्छ। यदि कम पावर घनत्वमा, ग्यास डिस्चार्ज सामान्य स्पंदित डिस्चार्ज मोडमा रहेको ग्यास आयनहरू द्वारा निर्धारण गरिन्छ; यदि उच्च शक्ति घनत्वमा, प्लाज्मामा धातु आयनहरूको अनुपात बढ्छ र केही सामग्रीहरू स्विच हुन्छन्, अर्थात् सेल्फ-स्पटरिङ मोडमा, अर्थात् प्लाज्मा स्पटर गरिएको तटस्थ कणहरू र माध्यमिक धातु आयनहरूको आयनीकरणद्वारा कायम राखिन्छ, र Ar जस्ता निष्क्रिय ग्यास परमाणुहरू प्लाज्मा प्रज्वलित गर्न मात्र प्रयोग गरिन्छ, त्यसपछि स्पटर गरिएको धातु कणहरू लक्ष्यको नजिक आयनीकृत हुन्छन् र उच्च वर्तमान डिस्चार्ज कायम राख्न चुम्बकीय र विद्युतीय क्षेत्रहरूको कार्य अन्तर्गत स्पटर गरिएको लक्ष्यमा बमबारी गर्न फिर्ता गति बढाइन्छ, र प्लाज्मा अत्यधिक आयनीकृत धातु कणहरू हो। लक्ष्यमा ताप प्रभावको स्पटरिंग प्रक्रियाको कारणले गर्दा, औद्योगिक अनुप्रयोगहरूमा लक्ष्यको स्थिर सञ्चालन सुनिश्चित गर्न, लक्ष्यमा प्रत्यक्ष रूपमा लागू गरिएको शक्ति घनत्व धेरै ठूलो हुन सक्दैन, सामान्यतया प्रत्यक्ष पानी शीतलन र लक्ष्य सामग्री थर्मल चालकता को मामला मा हुनुपर्छ 25 W / cm2 तल, अप्रत्यक्ष पानी शीतलन, लक्ष्य सामग्री थर्मल चालकता कमजोर छ, थर्मल तनाव वा लक्ष्य सामग्रीको कारण विखंडन को कारण लक्षित सामग्री कम अस्थिर मिश्र धातु घटकहरू छन् र शक्ति घनत्व को अन्य मामलाहरु मात्र मा हुन सक्छ 2 ~ 15 W / cm2 तल, उच्च शक्ति घनत्व को आवश्यकताहरु भन्दा धेरै तल। लक्ष्य overheating को समस्या धेरै साँघुरो उच्च शक्ति पल्स प्रयोग गरेर समाधान गर्न सकिन्छ। एन्डर्सले उच्च-शक्ति स्पटरिंग को एक प्रकार को स्पटरिंग को रूप मा परिभाषित गर्दछ जहाँ शिखर शक्ति घनत्व औसत शक्ति घनत्व भन्दा बढी छ 2 देखि 3 परिमाण को आदेश, र लक्ष्य आयन स्पटरिंग sputtering प्रक्रिया मा हावी छ, र लक्ष्य स्पटरिंग परमाणुहरु अत्यधिक पृथक छन्.
नम्बर २ उच्च शक्ति स्पंदित म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ कोटिंग निक्षेपणका विशेषताहरू
उच्च शक्तिको पल्स्ड म्याग्नेट्रोन स्पटरिङले उच्च विघटन दर र उच्च आयन ऊर्जाको साथ प्लाज्मा उत्पादन गर्न सक्छ, र चार्ज गरिएको आयनहरूलाई गति दिन पूर्वाग्रह दबाब लागू गर्न सक्छ, र कोटिंग निक्षेपण प्रक्रिया उच्च-ऊर्जा कणहरूद्वारा बमबारी गरिन्छ, जुन एक विशिष्ट IPVD प्रविधि हो। आयन ऊर्जा र वितरणले कोटिंग गुणस्तर र कार्यसम्पादनमा धेरै महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।
प्रसिद्ध थोर्टन संरचनात्मक क्षेत्र मोडेलमा आधारित IPVD को बारेमा, एन्डर्सले प्लाज्मा निक्षेपण र आयन एचिंग समावेश गर्ने संरचनात्मक क्षेत्र मोडेल प्रस्ताव गरे, थोर्टन संरचनात्मक क्षेत्र मोडेलमा कोटिंग संरचना र तापक्रम र हावाको चाप बीचको सम्बन्धलाई कोटिंग संरचना, तापक्रम र आयन ऊर्जा बीचको सम्बन्धमा विस्तार गरे, जुन तस्वीर २ मा देखाइएको छ। कम ऊर्जा आयन निक्षेपण कोटिंगको अवस्थामा, कोटिंग संरचना थोर्टन संरचना क्षेत्र मोडेल अनुरूप हुन्छ। निक्षेपण तापमान बढ्दै जाँदा, क्षेत्र १ (खुला छिद्रपूर्ण फाइबर क्रिस्टल) बाट क्षेत्र T (घन फाइबर क्रिस्टल), क्षेत्र २ (स्तम्भ क्रिस्टल) र क्षेत्र ३ (पुनः क्रिस्टलाइजेशन क्षेत्र) मा संक्रमण हुन्छ; निक्षेपण आयन ऊर्जा बढ्दै जाँदा, क्षेत्र १ बाट क्षेत्र T, क्षेत्र २ र क्षेत्र ३ मा संक्रमण तापमान घट्छ। उच्च-घनत्व फाइबर क्रिस्टल र स्तम्भ क्रिस्टलहरू कम तापक्रममा तयार गर्न सकिन्छ। जब निक्षेपित आयनहरूको ऊर्जा १-१० eV को क्रममा बढ्छ, निक्षेपित कोटिंग्स सतहमा आयनहरूको बमबारी र एचिंग बढ्छ र कोटिंग्सको मोटाई बढ्छ।
नम्बर ३ उच्च शक्तिको पल्स्ड म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ प्रविधिद्वारा कडा कोटिंग तहको तयारी
उच्च शक्तिको पल्स्ड म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ प्रविधिद्वारा तयार पारिएको कोटिंग घना हुन्छ, राम्रो मेकानिकल गुणहरू र उच्च तापक्रम स्थिरताका साथ। तस्वीर ३ मा देखाइए अनुसार, परम्परागत म्याग्नेट्रोन स्पटर गरिएको TiAlN कोटिंग ३० GPa को कठोरता र ४६० GPa को यंगको मोडुलस भएको स्तम्भकार क्रिस्टल संरचना हो; HIPIMS-TiAlN कोटिंग ३४ GPa कठोरता हो जबकि यंगको मोडुलस ३७७ GPa हो; कठोरता र यंगको मोडुलस बीचको अनुपात कोटिंगको कठोरताको मापन हो। उच्च कठोरता र सानो यंगको मोडुलसको अर्थ राम्रो कठोरता हो। HIPIMS-TiAlN कोटिंगमा राम्रो उच्च तापमान स्थिरता हुन्छ, उच्च तापमान एनिलिंग उपचार पछि परम्परागत TiAlN कोटिंगमा ४ घण्टाको लागि १,००० °C मा AlN हेक्सागोनल चरण अवक्षेपित हुन्छ। कोटिंगको कठोरता उच्च तापक्रममा घट्छ, जबकि HIPIMS-TiAlN कोटिंग समान तापक्रम र समयमा ताप उपचार पछि अपरिवर्तित रहन्छ। HIPIMS-TiAlN कोटिंगमा परम्परागत कोटिंगको तुलनामा उच्च तापक्रमको अक्सिडेशनको सुरुवात तापक्रम पनि उच्च हुन्छ। त्यसकारण, PVD प्रक्रियाद्वारा तयार पारिएका अन्य कोटेड उपकरणहरूको तुलनामा HIPIMS-TiAlN कोटिंगले उच्च-गति काट्ने उपकरणहरूमा धेरै राम्रो प्रदर्शन देखाउँछ।
पोस्ट समय: नोभेम्बर-०८-२०२२