Процесс нанесения ионного покрытия на полый катод

Процесс нанесения ионного покрытия на полый катод выглядит следующим образом:

1. Поместите слитки Чина в зону обрушения.

2. Монтаж заготовки.

3. После откачки до 5×10⁻³ Па, в камеру нанесения покрытия через серебряную трубку подается аргон, и уровень вакуума составляет около 100 Па.

4. Включите питание смещения.

5. После включения дугового разряда происходит воспламенение разряда в полом катоде. В кнопочной трубке генерируется тлеющий разряд. Напряжение разряда составляет 800–1000 В, ток, вызывающий образование дуги, — 30–50 А. Благодаря эффекту полого катода тлеющего разряда, возникает высокая плотность тока тлеющего разряда. Высокая плотность ионов-мишеней в серебряной трубке бомбардирует стенки трубки, вызывая быстрое нагревание стенок трубки и испускание электронного потока. Режим разряда резко меняется с тлеющего на дуговой. Напряжение составляет 40–70 В, ток — 80–300 А. Температура серебряной трубки достигает более 2300 К, она раскаляется, испуская из трубки поток электронов высокой плотности, которые попадают на анод.

6. Регулировка уровня вакуума. Уровень вакуума для тлеющего разряда из полого катодного пистолета составляет около 100 Па, а степень вакуума при нанесении покрытия — 8×10⁻¹~2 Па. Поэтому после зажигания дугового разряда следует как можно быстрее уменьшить подачу аргона и отрегулировать уровень вакуума до диапазона, подходящего для нанесения покрытия.

7. Базовый слой с титановым покрытием. Поток электронов на анодно разрушенный слиток металла Чин, преобразование кинетической энергии в тепловую, испарение металла Чин при нагреве, атомы пара достигают заготовки, образуя титановую пленку.

8. Осаждение TiN. В камеру нанесения покрытия подается газообразный азот, который ионизируется, превращаясь в ионы азота и титана. Над тиглем происходит более высокая вероятность неупругих столкновений атомов пара титана с плотными потоками низкоэнергетических электронов, при этом степень диссоциации металла достигает 20–40%. Ионы титана с большей вероятностью вступают в химическую реакцию с газообразным азотом, в результате чего образуется нитридный пленочный слой. Полый катодный пучок является одновременно источником испарения и источником ионизации. Во время нанесения покрытия необходимо также регулировать ток электромагнитной катушки вокруг тигля, фокусируя электронный пучок в центре коллапса, тем самым увеличивая плотность мощности электронного потока.

9. Выключение питания. После того, как толщина пленки достигнет заданной величины, выключите источник питания дуги, источник питания смещения и подачу воздуха.