Het proces van ionencoating van holle kathodes verloopt als volgt:
1. Plaats Chin-staven in de instorting.
2. Het werkstuk monteren.
3. Nadat de druk is verlaagd tot 5×10⁻³ Pa, wordt argongas via de zilveren buis in de coatingkamer gebracht, waardoor het vacuümniveau rond de 100 Pa komt.
4. Schakel de biasvoeding in.
5. Na het inschakelen van de boogontlading wordt de holle kathode-ontlading ontstoken. De gloeiontlading wordt gegenereerd in de buis. De ontladingsspanning bedraagt 800-1000 V en de boogstroom 30-50 A. Door het holle kathode-effect van de gloeiontlading ontstaat een hoge stroomdichtheid. De hoge dichtheid aan ionen in de zilveren buis bombardeert de wand van de boogbuis, waardoor de buiswand snel opwarmt en elektronen vrijkomen. De ontladingsmodus verandert abrupt van gloeiontlading naar boogontlading. De spanning bedraagt 40-70 V en de stroom 80-300 A. De temperatuur van de zilveren buis stijgt tot boven de 2300 K, waardoor deze gloeit. Er komt een hoge dichtheid aan boogelektronen uit de buis, die naar de anode worden geschoten.
6. Afstellen van het vacuümniveau. Het vacuümniveau voor een gloeiontlading van een holle kathodepistool is ongeveer 100 Pa, en de vacuümgraad voor het coaten is 8 × 10⁻¹ tot 2 Pa. Daarom moet na het ontsteken van de boogontlading de toevoer van argongas zo snel mogelijk worden verminderd en het vacuümniveau worden ingesteld op een bereik dat geschikt is voor het coaten.
7. Met titanium beklede basislaag. Elektronen stromen naar de anodisch gecondenseerde Chin-metaalstaaf, kinetische energie wordt omgezet in thermische energie, het Chin-metaal verdampt door verhitting, de dampatomen bereiken het werkstuk en vormen een titaniumfilm.
8. Afzetting van TiN. Stikstofgas wordt in de coatingkamer gebracht. Het stikstofgas en de verdampte atomen worden geïoniseerd tot stikstof- en titaniumionen. Boven de smeltkroes is de kans op inelastische botsingen tussen titaniumdampatomen en dichte stromen van laagenergetische elektronen groter. De metaaldissociatiesnelheid bedraagt 20% tot 40%. De titaniumionen reageren dan ook gemakkelijker chemisch met het reactiegas stikstof, waardoor een nitride-mantellaag wordt gevormd. De holle kathodekanon fungeert zowel als verdampingsbron als ionisatiebron. Tijdens het coaten moet de stroom van de elektromagnetische spoel rond de smeltkroes worden aangepast om de elektronenbundel te focussen op het centrum van de instorting. Hierdoor wordt de vermogensdichtheid van de elektronenstroom verhoogd.
9. Uitschakelen. Nadat de filmdikte de vooraf bepaalde dikte heeft bereikt, schakelt u de boogvoeding, de voorspanningsvoeding en de luchttoevoer uit.
Geplaatst op: 8 juli 2023