1-sonli yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash printsipi
Yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash texnikasi yuqori metall dissotsiatsiya tezligiga (>50%) erishish uchun yuqori cho'qqili impuls quvvatidan (an'anaviy magnetronli purkashga qaraganda 2-3 daraja yuqori) va past impulsli ish siklidan (0,5%-10%) foydalanadi, bu esa 1-rasmda ko'rsatilganidek, magnetronli purkash xususiyatlaridan kelib chiqadi, bu yerda cho'qqili maqsadli tok zichligi I razryad kuchlanishi U ning eksponensial n-kuchiga mutanosib, I = kUn (n katod tuzilishi, magnit maydoni va material bilan bog'liq doimiy qiymat). Pastroq quvvat zichligida (past kuchlanish) n qiymati odatda 5 dan 15 gacha bo'ladi; razryad kuchlanishining ortishi bilan tok zichligi va quvvat zichligi tez oshadi va yuqori kuchlanishda magnit maydonning cheklanishi yo'qolishi tufayli n qiymati 1 ga aylanadi. Agar past quvvat zichligida gaz razryadi normal impulsli razryad rejimida bo'lgan gaz ionlari tomonidan aniqlansa; Agar yuqori quvvat zichligida plazmadagi metall ionlarining ulushi oshsa va ba'zi materiallar o'zgarsa, ya'ni o'z-o'zidan purkash rejimida bo'ladi, ya'ni plazma purkalgan neytral zarrachalar va ikkilamchi metall ionlarining ionlanishi orqali saqlanadi va Ar kabi inert gaz atomlari faqat plazmani yoqish uchun ishlatiladi, shundan so'ng purkalgan metall zarralari nishon yaqinida ionlanadi va yuqori oqim zaryadini saqlab qolish uchun magnit va elektr maydonlari ta'sirida purkalgan nishonni bombardimon qilish uchun tezlashadi va plazma yuqori darajada ionlangan metall zarrachalaridan iborat. Nishonga isitish effektining purkash jarayoni tufayli, sanoat qo'llanmalarida nishonning barqaror ishlashini ta'minlash uchun nishonga to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladigan quvvat zichligi juda katta bo'lmasligi kerak, odatda to'g'ridan-to'g'ri suv bilan sovutish va nishon materialining issiqlik o'tkazuvchanligi 25 Vt / sm2 dan past bo'lishi kerak, bilvosita suv bilan sovutish, nishon materialining issiqlik o'tkazuvchanligi yomon, termal stress tufayli parchalanish natijasida hosil bo'lgan nishon materiali yoki uchuvchan qotishma komponentlari past bo'lishi mumkin va boshqa quvvat zichligi holatlari faqat 2 ~ 15 Vt / sm2 dan past bo'lishi mumkin, bu yuqori quvvat zichligi talablaridan ancha past. Nishonning qizib ketishi muammosini juda tor yuqori quvvat impulslari yordamida hal qilish mumkin. Anders yuqori quvvatli impulsli magnetron purkashni impulsli purkashning bir turi sifatida belgilaydi, bunda eng yuqori quvvat zichligi o'rtacha quvvat zichligidan 2 dan 3 gacha kattalik tartibiga oshadi va nishon ionining purkashi purkash jarayonida ustunlik qiladi va nishon purkash atomlari yuqori darajada dissotsiatsiyalanadi.
№2 Yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash qoplamasining xususiyatlari
Yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash yuqori dissotsiatsiya tezligi va yuqori ion energiyasiga ega plazma hosil qilishi mumkin va zaryadlangan ionlarni tezlashtirish uchun yon bosimni qo'llashi mumkin va qoplamani cho'ktirish jarayoni odatiy IPVD texnologiyasi bo'lgan yuqori energiyali zarralar tomonidan bombardimon qilinadi. Ion energiyasi va taqsimoti qoplama sifati va ishlashiga juda muhim ta'sir ko'rsatadi.
IPVD haqida, mashhur Thorton strukturaviy mintaqa modeliga asoslanib, Anders plazma cho'kishi va ion o'ymakorligini o'z ichiga olgan strukturaviy mintaqa modelini taklif qildi, Thorton strukturaviy mintaqa modelidagi qoplama tuzilishi va harorat va havo bosimi o'rtasidagi bog'liqlikni 2-rasmda ko'rsatilgandek, qoplama tuzilishi, harorat va ion energiyasi o'rtasidagi bog'liqlikka kengaytirdi. Past energiyali ion cho'kishi qoplamasi holatida qoplama tuzilishi Thorton strukturaviy zona modeliga mos keladi. Cho'kish harorati oshishi bilan 1-mintaqadan (bo'shashgan g'ovakli tola kristallari) T mintaqasiga (zich tola kristallari), 2-mintaqaga (ustunli kristallar) va 3-mintaqaga (qayta kristallanish mintaqasi) o'tish sodir bo'ladi; cho'kish ion energiyasining oshishi bilan 1-mintaqadan T mintaqasiga, 2-mintaqaga va 3-mintaqaga o'tish harorati pasayadi. Yuqori zichlikdagi tola kristallari va ustunli kristallarni past haroratda tayyorlash mumkin. Cho'ktirilgan ionlarning energiyasi 1-10 eV darajasiga ko'tarilganda, cho'ktirilgan qoplamalar yuzasida ionlarning bombardimon qilinishi va o'ymakorligi kuchayadi va qoplamalarning qalinligi oshadi.
№3 Yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash texnologiyasi yordamida qattiq qoplama qatlamini tayyorlash
Yuqori quvvatli impulsli magnetronli purkash texnologiyasi bilan tayyorlangan qoplama zichroq, mexanik xususiyatlar yaxshi va yuqori harorat barqarorligiga ega. 3-rasmda ko'rsatilganidek, an'anaviy magnetronli purkalgan TiAlN qoplamasi 30 GPa qattiqlik va 460 GPa Young moduliga ega ustunli kristall strukturadir; HIPIMS-TiAlN qoplamasi 34 GPa qattiqlik, Young moduli esa 377 GPa; qattiqlik va Young moduli o'rtasidagi nisbat qoplamaning mustahkamligini o'lchovidir. Yuqori qattiqlik va kichikroq Young moduli yaxshiroq mustahkamlikni anglatadi. HIPIMS-TiAlN qoplamasi yuqori harorat barqarorligiga ega, AlN olti burchakli fazasi an'anaviy TiAlN qoplamasida 1000 °C da 4 soat davomida yuqori haroratli tavlashdan keyin cho'ktiriladi. Qoplamaning qattiqligi yuqori haroratda pasayadi, HIPIMS-TiAlN qoplamasi esa bir xil harorat va vaqtda issiqlik bilan ishlov berilgandan keyin o'zgarishsiz qoladi. HIPIMS-TiAlN qoplamasi an'anaviy qoplamaga qaraganda yuqori haroratli oksidlanishning yuqori boshlang'ich haroratiga ega. Shuning uchun, HIPIMS-TiAlN qoplamasi PVD jarayoni bilan tayyorlangan boshqa qoplamali asboblarga qaraganda yuqori tezlikda kesish asboblarida ancha yaxshi ishlash ko'rsatadi.
Nashr vaqti: 2022-yil 8-noyabr