Utangulizi wa Teknolojia ya HiPIMS

No.1 Kanuni ya nguvu ya juu pulsed magnetron sputtering
Mbinu ya urushaji wa sumaku yenye nguvu ya juu hutumia nguvu ya juu ya kiwango cha juu cha mpigo (maagizo 2-3 ya ukubwa wa juu kuliko utiririshaji wa kawaida wa magnetron) na mzunguko wa duru ya chini ya mapigo (0.5% -10%) ili kufikia viwango vya juu vya kutengana kwa chuma (>50%), ambayo inatokana na sifa za magnetron, asputter ya sasa ya Pinsiak, iliyoonyeshwa kwenye sehemu inayolengwa ya sumaku. ni sawia na kielelezo nth nguvu ya kutokwa voltage U, I = kUn (n ni mara kwa mara kuhusiana na muundo cathode, shamba magnetic na nyenzo). Katika msongamano wa chini wa nguvu (voltage ya chini) thamani ya n ni kawaida katika safu ya 5 hadi 15; kwa kuongezeka kwa voltage ya kutokwa, wiani wa sasa na wiani wa nguvu huongezeka kwa kasi, na kwa voltage ya juu thamani ya n inakuwa 1 kutokana na kupoteza kwa kizuizi cha shamba la magnetic. Ikiwa kwa msongamano mdogo wa nguvu, kutokwa kwa gesi kunatambuliwa na ioni za gesi ambazo ziko katika hali ya kawaida ya kutokwa kwa pulsed; ikiwa katika msongamano mkubwa wa nguvu, uwiano wa ioni za chuma katika plasma huongezeka na kubadili baadhi ya vifaa, ambayo ni katika hali ya kujinyunyiza yenyewe, yaani, plasma hudumishwa na ionization ya chembe zisizo na upande na ioni za chuma za pili, na atomi za gesi ajizi kama vile Ar hutumiwa tu kuwasha plasma iliyochomwa na chembe inayolengwa na plasma inayolengwa. nyuma ya bombard lengo sputtered chini ya hatua ya mashamba magnetic na umeme kudumisha kutokwa juu ya sasa, na plasma ni yenye ionized chembe za chuma. Kutokana na mchakato wa sputtering wa athari inapokanzwa juu ya lengo, ili kuhakikisha uendeshaji imara wa lengo katika maombi ya viwanda, msongamano wa nguvu moja kwa moja kutumika kwa lengo hawezi kuwa kubwa mno, kwa ujumla moja kwa moja ya maji baridi na nyenzo lengo conductivity mafuta inapaswa kuwa katika kesi ya 25 W / cm2 chini, baridi ya maji ya moja kwa moja, nyenzo lengwa ya nyenzo inayolengwa ya mkazo wa joto unaosababishwa na dhiki ya chini ya nyenzo inayolengwa. vipengele vya aloi tete na matukio mengine ya msongamano wa nguvu inaweza tu kuwa katika 2 ~ 15 W / cm2 chini, chini ya mahitaji ya msongamano mkubwa wa nguvu. Tatizo la kuzidisha joto kwa lengo linaweza kutatuliwa kwa kutumia mipigo nyembamba sana ya nguvu ya juu. Anders anafafanua urushaji wa sumaku unaopigika wa nguvu za juu kama aina ya mipigo ya kupigika ambapo msongamano wa kilele wa nguvu huzidi wastani wa msongamano wa nguvu kwa oda 2 hadi 3 za ukubwa, na urushaji wa ayoni unaolengwa hutawala mchakato wa kunyunyiza, na atomi zinazolengwa za kutapika hutengana sana.

No.2 Sifa za utuaji wa utuaji wa mipako ya sumaku ya pulsed yenye nguvu ya juu

Kunyunyiza kwa sumaku ya nguvu ya juu kunaweza kutoa plazima yenye kiwango cha juu cha kutengana na nishati ya ioni ya juu, na inaweza kutumia shinikizo la upendeleo ili kuharakisha ayoni zinazochajiwa, na mchakato wa uwekaji wa mipako hupigwa na chembe za nishati nyingi, ambayo ni teknolojia ya kawaida ya IPVD. Nishati ya ion na usambazaji ina athari muhimu sana kwa ubora wa mipako na utendaji.
Kuhusu IPVD, kwa kuzingatia modeli maarufu ya eneo la kimuundo la Thorton, Anders alipendekeza muundo wa eneo wa kimuundo unaojumuisha uwekaji wa plasma na ioni, kupanua uhusiano kati ya muundo wa mipako na joto na shinikizo la hewa katika muundo wa eneo la Thorton hadi uhusiano kati ya muundo wa mipako, joto na nishati ya ioni, kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 2. Katika kesi ya uwekaji wa plasma na uwekaji wa ioni, kupanua uhusiano kati ya muundo wa mipako na joto na shinikizo la hewa katika muundo wa eneo la Thorton kwa uhusiano kati ya muundo wa mipako, joto na nishati ya ioni, kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 2. Katika kesi ya uwekaji wa plasma na uwekaji wa ioni, kupanua uhusiano kati ya muundo wa mipako na joto na shinikizo la hewa katika muundo wa eneo la Thorton kwa uhusiano kati ya muundo wa mipako, halijoto na nishati ya ioni, kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 2. Katika kesi ya uwekaji wa plasma na uwekaji wa ioni. Kwa kuongezeka kwa halijoto ya uwekaji, mpito kutoka eneo la 1 (fuwele za nyuzi zenye vinyweleo vilivyolegea) hadi eneo T (fuwele mnene wa nyuzi), eneo la 2 (fuwele za safuwima) na eneo la 3 (eneo la kusawazisha tena); kwa kuongezeka kwa nishati ya ioni ya utuaji, halijoto ya mpito kutoka eneo la 1 hadi eneo T, eneo la 2 na eneo la 3 hupungua. Fuwele za nyuzi za juu-wiani na fuwele za safu zinaweza kutayarishwa kwa joto la chini. Wakati nishati ya ions zilizowekwa huongezeka kwa utaratibu wa 1-10 eV, bombardment na etching ya ions kwenye uso wa mipako iliyowekwa huimarishwa na unene wa mipako huongezeka.

No.3 Maandalizi ya safu ya mipako ngumu kwa teknolojia ya kunyunyiza ya magnetron yenye nguvu ya juu
Mipako iliyoandaliwa na teknolojia ya nguvu ya juu ya pulsed magnetron sputtering ni mnene, na mali bora ya mitambo na utulivu wa joto la juu. Kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 3, mipako ya kawaida ya magnetron iliyopigwa kwa TiAlN ni muundo wa kioo wa safu na ugumu wa 30 GPa na moduli ya Young ya 460 GPa; mipako ya HIPMS-TiAlN ni ugumu wa 34 GPa wakati moduli ya Young ni 377 GPa; uwiano kati ya ugumu na moduli ya Young ni kipimo cha ugumu wa mipako. Ugumu wa juu na moduli ndogo ya Young inamaanisha ugumu bora. Mipako ya HIPMS-TiAlN ina uthabiti bora wa halijoto ya juu, huku awamu ya umbo la AlN ikisonga mbele katika upako wa kawaida wa TiAlN baada ya matibabu ya kuchuja joto la juu kwa 1,000 °C kwa saa 4. Ugumu wa mipako hupungua kwa joto la juu, wakati mipako ya HIPMS-TiAlN inabakia bila kubadilika baada ya matibabu ya joto kwa joto sawa na wakati. Mipako ya HIPMS-TiAlN pia ina joto la juu la mwanzo la oxidation ya joto la juu kuliko mipako ya kawaida. Kwa hiyo, mipako ya HIPMS-TiAlN inaonyesha utendaji bora zaidi katika zana za kukata kwa kasi zaidi kuliko zana nyingine zilizofunikwa zilizoandaliwa na mchakato wa PVD.