No.1 Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme ilkesi
Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme tekniği, yüksek metal ayrışma oranlarına (>%50) ulaşmak için yüksek tepe darbe gücü (geleneksel magnetron püskürtmeden 2-3 kat daha yüksek) ve düşük darbe görev döngüsü (%0,5 - %10) kullanır. Şekil 1'de gösterildiği gibi magnetron püskürtme özelliklerinden türetilir, burada tepe hedef akım yoğunluğu I deşarj voltajının üstel n'inci gücüyle orantılıdır, I = kUn (n, katot yapısı, manyetik alan ile ilgili bir sabittir) ve malzeme).Düşük güç yoğunluklarında (düşük voltaj) n değeri genellikle 5 ila 15 aralığındadır;artan deşarj voltajı ile akım yoğunluğu ve güç yoğunluğu hızla artar ve yüksek voltajda manyetik alan hapsinin kaybı nedeniyle n değeri 1 olur.Düşük güç yoğunluklarında ise, gaz deşarjı normal darbeli deşarj modundaki gaz iyonları tarafından belirlenir;yüksek güç yoğunluklarında, plazmadaki metal iyonlarının oranı artar ve bazı malzemeler değişirse, yani kendi kendine püskürtme modundadır, yani Plazma, püskürtülmüş nötr parçacıkların ve ikincil metal iyonlarının ve inert gaz atomlarının iyonlaşmasıyla korunur. Ar gibi sadece plazmayı tutuşturmak için kullanılır, bundan sonra püskürtülen metal parçacıklar hedefin yakınında iyonize edilir ve yüksek akım deşarjını sürdürmek için manyetik ve elektrik alanların etkisi altında püskürtülen hedefi bombalamak için geri hızlandırılır ve plazma son derece iyonize metal parçacıkları.Endüstriyel uygulamalarda hedefin kararlı çalışmasını sağlamak için hedef üzerindeki ısıtma etkisinin püskürtme işlemi nedeniyle, doğrudan hedefe uygulanan güç yoğunluğu çok büyük olamaz, genellikle doğrudan su soğutma ve hedef malzeme termal iletkenliği 25 W/cm2 altında olması durumunda, dolaylı su soğutması, hedef malzeme termal iletkenliği zayıf, hedef malzeme termal stres nedeniyle parçalanmadan kaynaklanır veya hedef malzeme düşük uçucu alaşım bileşenleri içerir ve diğer güç yoğunluğu durumları yalnızca 2~15 W/cm2 altında, yüksek güç yoğunluğu gereksinimlerinin çok altında.Hedefin aşırı ısınması sorunu, çok dar yüksek güç darbeleri kullanılarak çözülebilir.Anders, yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtmeyi, tepe güç yoğunluğunun ortalama güç yoğunluğunu 2 ila 3 büyüklük sırası aştığı ve hedef iyon püskürtmenin püskürtme işlemine hakim olduğu ve hedef püskürten atomların oldukça ayrışmış olduğu bir tür darbeli püskürtme olarak tanımlar. .
No.2 Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme kaplama kaplamasının özellikleri
Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme, yüksek ayrışma hızına ve yüksek iyon enerjisine sahip plazma üretebilir ve yüklü iyonları hızlandırmak için önyargı basıncı uygulayabilir ve kaplama biriktirme işlemi, tipik bir IPVD teknolojisi olan yüksek enerjili parçacıklar tarafından bombalanır.İyon enerjisi ve dağılımı, kaplama kalitesi ve performansı üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir.
IPVD hakkında, ünlü Thorton yapısal bölge modeline dayanan Anders, plazma biriktirme ve iyon aşındırma içeren bir yapısal bölge modeli önerdi, kaplama yapısı ile sıcaklık ve hava basıncı arasındaki ilişkiyi Thorton yapısal bölge modelinde kaplama yapısı arasındaki ilişkiye genişletti. sıcaklık ve iyon enerjisi, Resim 2'de gösterildiği gibi. Düşük enerjili iyon biriktirme kaplaması durumunda, kaplama yapısı Thorton yapı bölgesi modeline uygundur.Biriktirme sıcaklığının artmasıyla, bölge 1'den (gevşek gözenekli elyaf kristalleri) bölge T'ye (yoğun elyaf kristalleri), bölge 2'ye (sütunlu kristaller) ve bölge 3'e (yeniden kristalleşme bölgesi) geçiş;biriktirme iyon enerjisinin artmasıyla bölge 1'den bölge T, bölge 2 ve bölge 3'e geçiş sıcaklığı azalır.Yüksek yoğunluklu fiber kristaller ve sütunlu kristaller düşük sıcaklıkta hazırlanabilir.Biriken iyonların enerjisi 1-10 eV mertebesine yükseldiğinde, biriken kaplama yüzeyinde iyonların bombardımanı ve aşınması artar ve kaplamaların kalınlığı artar.
No.3 Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme teknolojisi ile sert kaplama tabakasının hazırlanması
Yüksek güçlü darbeli magnetron püskürtme teknolojisi ile hazırlanan kaplama, daha iyi mekanik özellikler ve yüksek sıcaklık kararlılığı ile daha yoğundur.Resim 3'te gösterildiği gibi, geleneksel magnetron püskürtmeli TiAlN kaplama, 30 GPa sertliğe ve 460 GPa Young modülüne sahip sütunlu bir kristal yapıdır;HIPIMS-TiAlN kaplamanın sertliği 34 GPa iken Young modülü 377 GPa'dır;sertlik ile Young modülü arasındaki oran, kaplamanın tokluğunun bir ölçüsüdür.Daha yüksek sertlik ve daha küçük Young modülü, daha iyi tokluk anlamına gelir.HIPIMS-TiAlN kaplama, 1.000 °C'de 4 saat yüksek sıcaklıkta tavlama işleminden sonra geleneksel TiAlN kaplamada çökelen AlN altıgen fazı ile daha iyi yüksek sıcaklık stabilitesine sahiptir.Yüksek sıcaklıkta kaplamanın sertliği azalırken, HIPIMS-TiAlN kaplama aynı sıcaklık ve süredeki ısıl işlem sonrasında değişmeden kalır.HIPIMS-TiAlN kaplama ayrıca geleneksel kaplamaya göre daha yüksek bir yüksek sıcaklıkta oksidasyon başlangıç sıcaklığına sahiptir.Bu nedenle HIPIMS-TiAlN kaplama, yüksek hızlı kesme takımlarında PVD işlemi ile hazırlanan diğer kaplamalı takımlara göre çok daha iyi performans göstermektedir.
Gönderim zamanı: Kasım-08-2022