No.1 Beginsel van hoë krag gepulseerde magnetron sputtering
Die hoëkrag gepulseerde magnetronsputtertegniek gebruik hoë piekpulskrag (2-3 ordes van grootte hoër as konvensionele magnetronsputtering) en lae polsdienssiklus (0.5%-10%) om hoë metaaldissosiasietempo's (>50%) te bereik, wat is afgelei van die magnetronsputter-eienskappe, soos getoon in Pic 1, waar die piekteikenstroomdigtheid I eweredig is aan die eksponensiële n-de drywing van die ontladingsspanning U, I = kUn (n is 'n konstante wat verband hou met die katodestruktuur, magnetiese veld en materiaal).By laer drywingsdigthede (lae spanning) is die n-waarde gewoonlik in die reeks van 5 tot 15;met die toenemende ontladingsspanning neem die stroomdigtheid en drywingsdigtheid vinnig toe, en by hoë spanning word die n-waarde 1 as gevolg van die verlies aan magnetiese veldbeperking.Indien by lae drywingsdigthede, word die gasontlading bepaal deur gasione wat in die normale gepulseerde ontladingsmodus is;as by hoë drywingsdigthede, die proporsie metaalione in die plasma toeneem en sommige materiale verander, dit is in die selfverstuiwingsmodus, dws Die plasma word in stand gehou deur die ionisasie van gesputterde neutrale deeltjies en sekondêre metaalione, en inerte gasatome soos Ar word slegs gebruik om die plasma aan die brand te steek, waarna die gesputterde metaaldeeltjies naby die teiken geïoniseer word en terugversnel word om die gesputterde teiken onder die werking van magnetiese en elektriese velde te bombardeer om die hoë stroomontlading te handhaaf, en die plasma is hoogs geïoniseerde metaaldeeltjies.As gevolg van die sputterproses van die verhittingseffek op die teiken, om die stabiele werking van die teiken in industriële toepassings te verseker, kan die kragdigtheid wat direk op die teiken toegepas word nie te groot wees nie, oor die algemeen direkte waterverkoeling en teikenmateriaal se termiese geleidingsvermoë. moet wees in die geval van 25 W / cm2 onder, indirekte waterverkoeling, teikenmateriaal se termiese geleidingsvermoë is swak, teikenmateriaal wat veroorsaak word deur fragmentasie as gevolg van termiese spanning of teikenmateriaal bevat lae vlugtige legeringskomponente en ander gevalle van drywingsdigtheid kan slegs in 2 ~ 15 W / cm2 onder, ver onder die vereistes van hoë kragdigtheid.Die probleem van teikenoorverhitting kan opgelos word deur baie smal hoëkragpulse te gebruik.Anders definieer hoëkrag-gepulseerde magnetron-sputtering as 'n soort gepulseerde sputtering waar die piekdrywingsdigtheid die gemiddelde drywingsdigtheid met 2 tot 3 ordes van grootte oorskry, en die teiken-ioonsputtering die sputterproses oorheers, en die teiken-sputteringatome is hoogs gedissosieer .
No.2 Die kenmerke van hoë krag gepulseerde magnetron sputtering coating afsetting
Hoëkrag gepulseerde magnetronsputtering kan plasma produseer met 'n hoë dissosiasietempo en hoë ioonenergie, en kan vooroordeeldruk toepas om die gelaaide ione te versnel, en die deklaagafsettingsproses word gebombardeer deur hoë-energiedeeltjies, wat 'n tipiese IPVD-tegnologie is.Die ioon-energie en verspreiding het 'n baie belangrike impak op die bedekkingskwaliteit en werkverrigting.
Oor IPVD, gebaseer op die bekende Thorton strukturele streek model, Anders het 'n strukturele streek model voorgestel wat plasma afsetting en ioon ets insluit, die verhouding tussen coating struktuur en temperatuur en lugdruk in die Thorton strukturele streek model uitgebrei na die verhouding tussen coating struktuur, temperatuur en ioon-energie, soos getoon in Pic 2. In die geval van lae-energie ioonafsettingbedekking, voldoen die bedekkingstruktuur aan die Thorton-struktuursonemodel.Met die verhoging van afsettingstemperatuur, die oorgang van streek 1 (los poreuse veselkristalle) na streek T (digte veselkristalle), streek 2 (kolomvormige kristalle) en streek 3 (herkristallisasiegebied);met die verhoging van afsetting-ioon-energie, neem die oorgangstemperatuur van streek 1 na streek T, streek 2 en streek 3 af.Die hoëdigtheid veselkristalle en kolomvormige kristalle kan by lae temperatuur voorberei word.Wanneer die energie van gedeponeerde ione toeneem tot die orde van 1-10 eV, word die bombardement en ets van ione op die gedeponeerde bedekkingsoppervlak verbeter en word die dikte van bedekkings verhoog.
No.3 Voorbereiding van harde deklaag deur hoë krag gepulseerde magnetron sputter tegnologie
Die deklaag wat voorberei is deur hoëkrag gepulseerde magnetronverstuivingstegnologie is digter, met beter meganiese eienskappe en hoë temperatuurstabiliteit.Soos getoon in Pic 3, is die konvensionele magnetron gesputterde TiAlN-bedekking 'n kolomvormige kristalstruktuur met 'n hardheid van 30 GPa en 'n Young se modulus van 460 GPa;die HIPIMS-TiAlN-laag is 34 GPa hardheid terwyl die Young se modulus 377 GPa is;die verhouding tussen hardheid en Young se modulus is 'n maatstaf van die taaiheid van die laag.Hoër hardheid en kleiner Young se modulus beteken beter taaiheid.Die HIPIMS-TiAlN-bedekking het beter hoë temperatuurstabiliteit, met AlN seskantige fase wat in die konvensionele TiAlN-bedekking presipiteer na 'n hoë-temperatuur-gloeibehandeling by 1 000 °C vir 4 uur.Die hardheid van die deklaag neem af by hoë temperatuur, terwyl die HIPIMS-TiAlN-bedekking onveranderd bly na hittebehandeling by dieselfde temperatuur en tyd.HIPIMS-TiAlN coating het ook 'n hoër aanvangstemperatuur van hoë temperatuur oksidasie as konvensionele coating.Daarom toon die HIPIMS-TiAlN-bedekking baie beter werkverrigting in hoëspoed-snygereedskap as ander bedekte gereedskap wat deur PVD-proses voorberei is.
Postyd: Nov-08-2022