Utangulizi wa Teknolojia ya HiPIMS

Nambari 1 Kanuni ya kunyunyizia sumaku yenye mapigo ya juu
Mbinu ya kunyunyizia sumaku yenye mapigo ya juu hutumia nguvu ya mapigo ya kilele cha juu (oda 2-3 za ukubwa wa juu kuliko kunyunyizia sumaku ya kawaida) na mzunguko mdogo wa wajibu wa mapigo (0.5%-10%) ili kufikia viwango vya juu vya kutenganisha chuma (>50%), ambavyo vinatokana na sifa za kunyunyizia sumaku ya sumaku, kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 1, ambapo msongamano wa mkondo wa kilele I ni sawia na nguvu ya nth ya kielelezo ya volti ya kutokwa U, I = kUn (n ni kigezo kinachohusiana na muundo wa kathodi, uwanja wa sumaku na nyenzo). Katika msongamano wa chini wa nguvu (volti ya chini) thamani ya n kwa kawaida huwa katika kiwango cha 5 hadi 15; kwa kuongezeka kwa volti ya kutokwa, msongamano wa sasa na msongamano wa nguvu huongezeka haraka, na kwa volti ya juu thamani ya n inakuwa 1 kutokana na upotevu wa kizuizi cha uwanja wa sumaku. Ikiwa katika msongamano wa chini wa nguvu, kutokwa kwa gesi huamuliwa na ioni za gesi ambazo ziko katika hali ya kawaida ya kutokwa kwa mapigo; Ikiwa katika msongamano mkubwa wa nguvu, uwiano wa ioni za chuma katika plasma huongezeka na baadhi ya vifaa hubadilika, yaani katika hali ya kujitoa mshipa, yaani Plasma hudumishwa na ioni za chembe zisizo na matone zilizomwagika na ioni za chuma za sekondari, na atomi za gesi zisizo na maji kama vile Ar hutumika tu kuwasha plasma, baada ya hapo chembe za chuma zilizomwagika hutiwa ioni karibu na shabaha na kuharakishwa kurudi nyuma ili kulipua shabaha iliyomwagika chini ya hatua ya uwanja wa sumaku na umeme ili kudumisha utoaji wa mkondo wa juu, na plasma ni chembe za chuma zilizotiwa ioni nyingi. Kutokana na mchakato wa kunyunyizia maji wa athari ya joto kwenye shabaha, ili kuhakikisha uendeshaji thabiti wa shabaha katika matumizi ya viwanda, msongamano wa nguvu unaotumika moja kwa moja kwenye shabaha hauwezi kuwa mkubwa sana, kwa ujumla upoezaji wa maji moja kwa moja na upitishaji joto wa nyenzo lengwa unapaswa kuwa katika hali ya 25 W / cm2 chini, upoezaji wa maji usio wa moja kwa moja, upitishaji joto wa nyenzo lengwa ni duni, nyenzo lengwa inayosababishwa na kugawanyika kutokana na mkazo wa joto au nyenzo lengwa ina vipengele vya aloi tete vya chini na visa vingine vya msongamano wa nguvu vinaweza kuwa katika 2 ~ 15 W / cm2 chini, chini sana ya mahitaji ya msongamano wa nguvu ya juu. Tatizo la kuzidisha joto kwa shabaha linaweza kutatuliwa kwa kutumia mapigo nyembamba sana ya nguvu ya juu. Anders anafafanua kunyunyizia sumaku ya sumaku yenye nguvu ya juu kama aina ya kunyunyizia sumaku yenye mapigo ambapo msongamano wa nguvu ya kilele unazidi msongamano wa wastani wa nguvu kwa amri 2 hadi 3 za ukubwa, na kunyunyizia sumaku ya ioni lengwa hutawala mchakato wa kunyunyizia maji, na atomi za kunyunyizia maji lengwa zimetenganishwa sana.

Nambari 2 Sifa za utuaji wa mipako ya sumaku yenye mapigo ya juu yenye nguvu nyingi

Kunyunyizia kwa sumaku yenye mapigo ya juu kunaweza kutoa plasma yenye kiwango cha juu cha utengano na nishati ya juu ya ioni, na inaweza kutumia shinikizo la upendeleo ili kuharakisha ioni zilizochajiwa, na mchakato wa uwekaji wa mipako hupigwa na chembe zenye nishati nyingi, ambayo ni teknolojia ya kawaida ya IPVD. Nishati na usambazaji wa ioni zina athari muhimu sana kwenye ubora na utendaji wa mipako.
Kuhusu IPVD, kwa kuzingatia mfumo maarufu wa eneo la kimuundo la Thorton, Anders alipendekeza mfumo wa eneo la kimuundo unaojumuisha uwekaji wa plasma na uchomaji wa ioni, uliongeza uhusiano kati ya muundo wa mipako na halijoto na shinikizo la hewa katika mfumo wa eneo la kimuundo la Thorton hadi uhusiano kati ya muundo wa mipako, halijoto na nishati ya ioni, kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 2. Katika kesi ya mipako ya uwekaji wa ioni yenye nishati kidogo, muundo wa mipako unalingana na mfumo wa eneo la muundo wa Thorton. Kwa kuongezeka kwa halijoto ya uchomaji, mpito kutoka eneo la 1 (fuwele za nyuzi zenye vinyweleo vilivyolegea) hadi eneo la T (fuwele mnene za nyuzi), eneo la 2 (fuwele za safu) na eneo la 3 (eneo la uchomaji upya); kwa kuongezeka kwa nishati ya ioni za uchomaji, halijoto ya mpito kutoka eneo la 1 hadi eneo la T, eneo la 2 na eneo la 3 hupungua. Fuwele za nyuzi zenye msongamano mkubwa na fuwele za safu zinaweza kutayarishwa kwa joto la chini. Wakati nishati ya ioni zilizowekwa inapoongezeka hadi mpangilio wa 1-10 eV, mlipuko na uchomaji wa ioni kwenye uso wa mipako iliyohifadhiwa huongezeka na unene wa mipako huongezeka.

Nambari 3 Maandalizi ya safu ngumu ya mipako kwa kutumia teknolojia ya kunyunyizia sumaku yenye mapigo ya juu
Mipako iliyoandaliwa na teknolojia ya kunyunyizia sumaku yenye mapigo ya juu ni mnene zaidi, ikiwa na sifa bora za kiufundi na uthabiti wa halijoto ya juu. Kama inavyoonyeshwa kwenye Picha ya 3, mipako ya kawaida ya TiAlN yenye mapigo ya sumaku ni muundo wa fuwele wa safu wima wenye ugumu wa 30 GPa na moduli ya Young ya 460 GPa; mipako ya HIPIMS-TiAlN ni ugumu wa 34 GPa huku moduli ya Young ikiwa 377 GPa; uwiano kati ya ugumu na moduli ya Young ni kipimo cha uthabiti wa mipako. Ugumu wa juu na moduli ndogo ya Young inamaanisha uthabiti bora. Mipako ya HIPIMS-TiAlN ina uthabiti bora wa halijoto ya juu, huku awamu ya hexagonal ya AlN ikiwekwa katika mipako ya kawaida ya TiAlN baada ya matibabu ya kunyunyizia joto ya juu kwa 1,000 °C kwa saa 4. Ugumu wa mipako hupungua kwa halijoto ya juu, huku mipako ya HIPIMS-TiAlN ikibaki bila kubadilika baada ya matibabu ya joto kwa halijoto na wakati huo huo. Mipako ya HIPIMS-TiAlN pia ina halijoto ya juu ya mwanzo ya oksidi ya halijoto ya juu kuliko mipako ya kawaida. Kwa hivyo, mipako ya HIPIMS-TiAlN inaonyesha utendaji bora zaidi katika zana za kukata zenye kasi ya juu kuliko zana zingine zilizofunikwa zilizotayarishwa na mchakato wa PVD.