HiPIMS ٹیکنالوجی کا تعارف

نمبر 1 ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران سپٹرنگ کا اصول
ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران سپٹرنگ تکنیک ہائی پیک پلس پاور (روایتی میگنیٹران سپٹرنگ سے زیادہ 2-3 آرڈرز کی شدت) اور کم پلس ڈیوٹی سائیکل (0.5%-10%) کا استعمال کرتی ہے تاکہ ہائی میٹل ڈسوسی ایشن ریٹ (>50%) کو حاصل کیا جا سکے، جو کہ سپٹر میگنیٹٹران کی خصوصیت کے طور پر دکھایا گیا ہے۔ ہدف کرنٹ کثافت I ڈسچارج وولٹیج U، I = kUn (n ایک مستقل ہے جو کیتھوڈ کی ساخت، مقناطیسی میدان اور مواد سے متعلق ہے) کی ایکسپونینشل nویں طاقت کے متناسب ہے۔ کم بجلی کی کثافت (کم وولٹیج) پر n کی قدر عام طور پر 5 سے 15 کی حد میں ہوتی ہے۔ بڑھتے ہوئے خارج ہونے والے وولٹیج کے ساتھ، موجودہ کثافت اور طاقت کی کثافت میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے، اور ہائی وولٹیج پر مقناطیسی میدان کی قید کے نقصان کی وجہ سے n کی قدر 1 ہو جاتی ہے۔ اگر کم بجلی کی کثافت پر، گیس کے اخراج کا تعین گیس کے آئنوں سے کیا جاتا ہے جو کہ نارمل پلس ڈسچارج موڈ میں ہوتا ہے۔ اگر زیادہ طاقت کی کثافت پر، پلازما میں دھاتی آئنوں کا تناسب بڑھ جاتا ہے اور کچھ مواد سوئچ کرتے ہیں، جو کہ سیلف سپٹرنگ موڈ میں ہوتا ہے، یعنی پلازما کو سپٹرڈ نیوٹرل پارٹیکلز اور ثانوی دھاتی آئنوں کے آئنائزیشن کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے، اور انیرٹ گیس ایٹم جیسے کہ Ar، صرف دھات کو اگنیٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس کے بعد دھاتی آئن کا استعمال ہوتا ہے۔ ہدف کے قریب اور تیز کرنٹ والے ہدف پر بمباری کرنے کے لیے مقناطیسی اور برقی میدانوں کی کارروائی کے تحت تیز کرنٹ خارج ہونے کو برقرار رکھنے کے لیے، اور پلازما انتہائی آئنائزڈ دھاتی ذرات ہے۔ ہدف پر حرارتی اثر کے پھٹنے کے عمل کی وجہ سے، صنعتی ایپلی کیشنز میں ہدف کے مستحکم آپریشن کو یقینی بنانے کے لیے، ہدف پر براہ راست لگائی جانے والی بجلی کی کثافت بہت بڑی نہیں ہو سکتی، عام طور پر براہ راست پانی کی ٹھنڈک اور ٹارگٹ میٹریل تھرمل چالکتا 25 W/cm2 کی صورت میں ہونی چاہیے، بالواسطہ پانی کی ٹھنڈک، ہدف کے مواد کی تھرمل چالکتا کی وجہ سے ٹارگٹ مواد کی وجہ سے تھرمل چالکتا کم ہوتی ہے۔ غیر مستحکم مصر کے اجزاء اور طاقت کی کثافت کے دیگر معاملات صرف 2 ~ 15 ڈبلیو / سینٹی میٹر 2 میں ہوسکتے ہیں، اعلی طاقت کی کثافت کی ضروریات سے بہت نیچے۔ ٹارگٹ اوور ہیٹنگ کا مسئلہ انتہائی تنگ ہائی پاور پلس استعمال کرکے حل کیا جاسکتا ہے۔ اینڈرز نے ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران اسپٹرنگ کو ایک قسم کے پلسڈ سپٹرنگ کے طور پر بیان کیا ہے جہاں چوٹی کی طاقت کی کثافت اوسط طاقت کی کثافت سے 2 سے 3 آرڈرز کی شدت سے زیادہ ہوتی ہے، اور ٹارگٹ آئن سپٹرنگ اسپٹرنگ کے عمل پر حاوی ہوتا ہے، اور ٹارگٹ سپٹرنگ ایٹم زیادہ ہوتے ہیں۔

نمبر 2 ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران سپٹرنگ کوٹنگ جمع کی خصوصیات

ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران اسپٹرنگ اعلی انحطاط کی شرح اور اعلی آئن توانائی کے ساتھ پلازما پیدا کر سکتا ہے، اور چارج شدہ آئنوں کو تیز کرنے کے لیے تعصب کا دباؤ لگا سکتا ہے، اور کوٹنگ جمع کرنے کے عمل کو زیادہ توانائی والے ذرات کے ذریعے بمباری کی جاتی ہے، جو کہ ایک عام IPVD ٹیکنالوجی ہے۔ آئن توانائی اور تقسیم کا کوٹنگ کے معیار اور کارکردگی پر بہت اہم اثر پڑتا ہے۔
IPVD کے بارے میں، مشہور تھورٹن سٹرکچرل ریجن ماڈل کی بنیاد پر، اینڈرز نے ایک ساختی ریجن ماڈل تجویز کیا جس میں پلازما ڈپازیشن اور آئن اینچنگ شامل ہے، تھورٹن سٹرکچرل ریجن ماڈل میں کوٹنگ ڈھانچہ اور درجہ حرارت اور ہوا کے دباؤ کے درمیان تعلق کو کوٹنگ کی ساخت، درجہ حرارت اور آئن انرجی کے درمیان تعلق تک بڑھایا، جیسا کہ تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔ تھورٹن ڈھانچہ، کم کوٹنگ ڈھانچہ کی صورت میں، کوٹنگ کے ڈھانچے کو کم کرنے کی صورت میں۔ زون ماڈل. جمع ہونے والے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، ریجن 1 (ڈھیلے غیر محفوظ فائبر کرسٹل) سے ریجن T (گھنے فائبر کرسٹل)، ریجن 2 (کالمر کرسٹل) اور ریجن 3 (ری کرسٹلائزیشن ریجن) میں منتقلی؛ جمع آئن توانائی کے بڑھنے کے ساتھ، ریجن 1 سے ریجن T، ریجن 2 اور ریجن 3 میں منتقلی کا درجہ حرارت کم ہو جاتا ہے۔ اعلی کثافت فائبر کرسٹل اور کالم کرسٹل کم درجہ حرارت پر تیار کیے جا سکتے ہیں۔ جب جمع شدہ آئنوں کی توانائی 1-10 eV کی ترتیب تک بڑھ جاتی ہے، جمع شدہ کوٹنگز کی سطح پر آئنوں کی بمباری اور اینچنگ کو بڑھایا جاتا ہے اور کوٹنگز کی موٹائی بڑھ جاتی ہے۔

نمبر 3 ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران سپٹرنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے سخت کوٹنگ کی تہہ کی تیاری
ہائی پاور پلسڈ میگنیٹران سپٹرنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے تیار کی گئی کوٹنگ زیادہ گھنی ہے، بہتر میکانکی خصوصیات اور اعلی درجہ حرارت کے استحکام کے ساتھ۔ جیسا کہ تصویر 3 میں دکھایا گیا ہے، روایتی magnetron sputtered TiAlN کوٹنگ ایک کالمی کرسٹل ڈھانچہ ہے جس کی سختی 30 GPa ہے اور 460 GPa کا ینگز ماڈیولس ہے۔ HIPIMS-TiAlN کوٹنگ 34 GPa سختی ہے جبکہ ینگ کا ماڈیولس 377 GPa ہے۔ سختی اور ینگز ماڈیولس کے درمیان تناسب کوٹنگ کی سختی کا ایک پیمانہ ہے۔ زیادہ سختی اور چھوٹے ینگز ماڈیولس کا مطلب بہتر سختی ہے۔ HIPIMS-TiAlN کوٹنگ میں بہتر اعلی درجہ حرارت کا استحکام ہے، AlN ہیکساگونل فیز کو روایتی TiAlN کوٹنگ میں 4 گھنٹے کے لیے 1,000 °C پر ہائی ٹمپریچر اینیلنگ ٹریٹمنٹ کے بعد تیار کیا جاتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت پر کوٹنگ کی سختی کم ہو جاتی ہے، جبکہ HIPIMS-TiAlN کوٹنگ اسی درجہ حرارت اور وقت پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد کوئی تبدیلی نہیں رہتی۔ HIPIMS-TiAlN کوٹنگ میں روایتی کوٹنگ کے مقابلے میں اعلی درجہ حرارت کے آکسیکرن کا ابتدائی درجہ حرارت بھی زیادہ ہوتا ہے۔ لہذا، HIPIMS-TiAlN کوٹنگ تیز رفتار کاٹنے والے ٹولز میں PVD پروسیس کے ذریعہ تیار کردہ دیگر لیپت ٹولز کے مقابلے میں بہت بہتر کارکردگی دکھاتی ہے۔