กระบวนการเคลือบด้วยไอออนจากแหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็ก

กระบวนการเคลือบด้วยไอออนจากแหล่งกำเนิดอาร์คแคโทดโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับเทคโนโลยีการเคลือบอื่นๆ และบางขั้นตอน เช่น การติดตั้งชิ้นงานและการดูดฝุ่นจะไม่ต้องทำซ้ำอีกต่อไป

1. การทำความสะอาดชิ้นงานด้วยการพ่นทราย

ก่อนการเคลือบ จะมีการอัดก๊าซอาร์กอนเข้าไปในห้องเคลือบด้วยสุญญากาศที่ระดับ 2×10⁻² Pa

เปิดแหล่งจ่ายไฟแบบพัลส์ไบแอส โดยตั้งค่ารอบการทำงาน (duty cycle) ที่ 20% และแรงดันไบแอสชิ้นงานที่ 800-1000V

เมื่อเปิดกระแสไฟฟ้าอาร์ค จะเกิดการปล่อยแสงอาร์คสนามเย็น ซึ่งปล่อยกระแสอิเล็กตรอนและกระแสไอออนไทเทเนียมจำนวนมากจากแหล่งกำเนิดอาร์ค ทำให้เกิดพลาสมาความหนาแน่นสูง ไอออนไทเทเนียมจะเร่งการฉีดเข้าไปในชิ้นงานภายใต้แรงดันไบแอสลบสูงที่ใช้กับชิ้นงาน กระแทกและพ่นก๊าซตกค้างและมลพิษที่ดูดซับอยู่บนพื้นผิวของชิ้นงาน และทำความสะอาดและทำให้พื้นผิวของชิ้นงานบริสุทธิ์ ในขณะเดียวกัน ก๊าซคลอรีนในห้องเคลือบจะถูกแตกตัวเป็นไอออนโดยอิเล็กตรอน และไอออนอาร์กอนจะเร่งการกระแทกพื้นผิวของชิ้นงาน

ดังนั้น ประสิทธิภาพการทำความสะอาดด้วยการระดมยิงจึงดี การทำความสะอาดด้วยการระดมยิงเพียงประมาณ 1 นาทีก็สามารถทำความสะอาดชิ้นงานได้ ซึ่งเรียกว่า “การระดมยิงด้วยอาร์คหลัก” เนื่องจากไอออนของไทเทเนียมมีมวลมาก หากใช้แหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็กในการระดมยิงและทำความสะอาดชิ้นงานนานเกินไป อุณหภูมิของชิ้นงานอาจสูงเกินไป และคมของเครื่องมืออาจอ่อนตัวลงได้ โดยทั่วไปในการผลิต แหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็กจะถูกเปิดทีละตัวจากบนลงล่าง และแต่ละแหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็กจะมีเวลาในการทำความสะอาดด้วยการระดมยิงประมาณ 1 นาที

(1)การเคลือบชั้นล่างด้วยไทเทเนียม

เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างฟิล์มและพื้นผิว มักจะเคลือบพื้นผิวไทเทเนียมบริสุทธิ์ก่อนเคลือบไทเทเนียมไนไตรด์ ปรับระดับสุญญากาศเป็น 5×10⁻² ถึง 3×10⁻¹ Pa ปรับแรงดันไบแอสของชิ้นงานเป็น 400-500 V และปรับรอบการทำงานของแหล่งจ่ายไฟไบแอสแบบพัลส์เป็น 40% ถึง 50% จากนั้นจุดแหล่งกำเนิดอาร์คขนาดเล็กทีละจุดเพื่อสร้างการปล่อยประจุอาร์คแบบสนามเย็น เนื่องจากแรงดันไบแอสลบของชิ้นงานลดลง พลังงานของไอออนไทเทเนียมจึงลดลง หลังจากถึงชิ้นงานแล้ว ผลของสปัตเตอร์จะน้อยกว่าผลของการตกตะกอน และชั้นเปลี่ยนผ่านของไทเทเนียมจะก่อตัวขึ้นบนชิ้นงานเพื่อปรับปรุงแรงยึดเกาะระหว่างชั้นฟิล์มแข็งไทเทเนียมไนไตรด์กับพื้นผิว กระบวนการนี้ยังเป็นกระบวนการให้ความร้อนแก่ชิ้นงานด้วย เมื่อเป้าหมายไทเทเนียมบริสุทธิ์ถูกปล่อยประจุ แสงในพลาสมาจะเป็นสีฟ้าอมเขียว

1. การเคลือบฟิล์มแข็งของชามด้วยแอมโมเนีย

ปรับระดับสุญญากาศเป็น 3×10^-1-5Pa ปรับแรงดันไบแอสของชิ้นงานเป็น 100-200V และปรับรอบการทำงานของแหล่งจ่ายไฟไบแอสแบบพัลส์เป็น 70%~80% หลังจากที่ไนโตรเจนถูกป้อนเข้าไป ไทเทเนียมจะทำปฏิกิริยากับพลาสมาจากการปล่อยประจุไฟฟ้าเพื่อสร้างฟิล์มแข็งไทเทเนียมไนไตรด์ ในขั้นตอนนี้ แสงของพลาสมาในห้องสุญญากาศจะเป็นสีแดงเชอร์รี่ ถ้า C₂H₂, โอ₂มีการนำ TiCN และ TiO เข้ามาใช้ เป็นต้น₂สามารถสร้างชั้นฟิล์มได้หลายชั้น เป็นต้น

–บทความนี้เผยแพร่โดย Guangdong Zhenhuaผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศ