HiPIMS ટેકનોલોજી પરિચય

નંબર 1 હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગનો સિદ્ધાંત
હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેકનિક ઉચ્ચ પીક ​​પલ્સ પાવર (પરંપરાગત મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ કરતા વધુ તીવ્રતાના 2-3 ઓર્ડર) અને લો પલ્સ ડ્યુટી સાયકલ (0.5%-10%) ઉચ્ચ મેટલ ડિસોસિએશન રેટ (>50%) હાંસલ કરવા માટે વાપરે છે, જે ચિત્ર 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, મેગ્નેટ્રોન સ્પુટરિંગ લાક્ષણિકતાઓમાંથી ઉતરી આવ્યું છે, જ્યાં પીક લક્ષ્ય વર્તમાન ઘનતા I એ ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ U, I = kUn (n એ કેથોડ માળખું, ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે સંબંધિત સ્થિરતા છે. અને સામગ્રી).ઓછી શક્તિની ઘનતા (ઓછા વોલ્ટેજ) પર n મૂલ્ય સામાન્ય રીતે 5 થી 15 ની રેન્જમાં હોય છે;વધતા ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ સાથે, વર્તમાન ઘનતા અને પાવર ડેન્સિટી ઝડપથી વધે છે, અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ પર ચુંબકીય ક્ષેત્રના બંધનને કારણે n મૂલ્ય 1 બની જાય છે.જો ઓછી શક્તિની ઘનતા હોય, તો ગેસ ડિસ્ચાર્જ ગેસ આયનો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે સામાન્ય સ્પંદિત ડિસ્ચાર્જ મોડમાં હોય છે;જો ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતા પર, પ્લાઝમામાં ધાતુના આયનોનું પ્રમાણ વધે છે અને કેટલીક સામગ્રીઓ સ્વિચ થાય છે, જે સ્વ-સ્પટરિંગ મોડમાં હોય છે, એટલે કે પ્લાઝ્મા સ્પુટર્ડ ન્યુટ્રલ કણો અને ગૌણ ધાતુના આયનો અને નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓના આયનીકરણ દ્વારા જાળવવામાં આવે છે. જેમ કે Ar નો ઉપયોગ માત્ર પ્લાઝ્માને સળગાવવા માટે કરવામાં આવે છે, જે પછી સ્ફટર્ડ ધાતુના કણો લક્ષ્યની નજીક આયનોઈઝ્ડ થાય છે અને ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડની ક્રિયા હેઠળ સ્પુટર્ડ લક્ષ્ય પર બોમ્બમારો કરવા માટે ઝડપી બને છે અને ઉચ્ચ પ્રવાહનો સ્રાવ જાળવી રાખે છે, અને પ્લાઝ્મા ખૂબ વધારે છે. ionized મેટલ કણો.લક્ષ્ય પર હીટિંગ ઇફેક્ટની સ્પુટરિંગ પ્રક્રિયાને લીધે, ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં લક્ષ્યની સ્થિર કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, લક્ષ્ય પર સીધી લાગુ પાવર ઘનતા ખૂબ મોટી ન હોઈ શકે, સામાન્ય રીતે સીધી પાણીની ઠંડક અને લક્ષ્ય સામગ્રી થર્મલ વાહકતા. નીચે 25 W/cm2 ના કિસ્સામાં હોવું જોઈએ, પરોક્ષ પાણીની ઠંડક, લક્ષ્ય સામગ્રી થર્મલ વાહકતા નબળી છે, થર્મલ તણાવને કારણે ફ્રેગમેન્ટેશનને કારણે થતી લક્ષ્ય સામગ્રી અથવા લક્ષ્ય સામગ્રીમાં ઓછા અસ્થિર એલોય ઘટકો હોય છે અને પાવર ઘનતાના અન્ય કિસ્સાઓમાં જ હોઈ શકે છે. 2 ~ 15 ડબ્લ્યુ / સેમી 2 નીચે, ઉચ્ચ પાવર ઘનતાની જરૂરિયાતોથી ખૂબ નીચે.ટાર્ગેટ ઓવરહિટીંગની સમસ્યા ખૂબ જ સાંકડી ઉચ્ચ શક્તિના કઠોળનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલી શકાય છે.એન્ડર્સ હાઇ-પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગને એક પ્રકારનાં સ્પટરિંગ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે જ્યાં પીક પાવર ડેન્સિટી સરેરાશ પાવર ડેન્સિટી કરતાં 2 થી 3 ક્રમની તીવ્રતા કરતાં વધી જાય છે, અને ટાર્ગેટ આયન સ્પુટરિંગ સ્પુટરિંગ પ્રક્રિયા પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને લક્ષ્ય સ્પુટરિંગ પરમાણુ ઉચ્ચ સ્તરે વિસર્જન કરે છે. .

નં.2 હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પુટરિંગ કોટિંગ ડિપોઝિશનની લાક્ષણિકતાઓ

હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પુટરિંગ ઉચ્ચ વિયોજન દર અને ઉચ્ચ આયન ઊર્જા સાથે પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરી શકે છે, અને ચાર્જ થયેલ આયનોને વેગ આપવા માટે પૂર્વગ્રહનું દબાણ લાગુ કરી શકે છે, અને કોટિંગ ડિપોઝિશન પ્રક્રિયા ઉચ્ચ-ઊર્જા કણો દ્વારા બોમ્બાર્ડ કરવામાં આવે છે, જે એક લાક્ષણિક IPVD તકનીક છે.આયન ઊર્જા અને વિતરણ કોટિંગની ગુણવત્તા અને કામગીરી પર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે.
IPVD વિશે, પ્રસિદ્ધ થોર્ટન માળખાકીય ક્ષેત્રના મોડલ પર આધારિત, એન્ડર્સે માળખાકીય ક્ષેત્રના મોડેલનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો જેમાં પ્લાઝ્મા ડિપોઝિશન અને આયન એચિંગનો સમાવેશ થાય છે, થોર્ટન માળખાકીય ક્ષેત્રના મોડેલમાં કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર અને તાપમાન અને હવાના દબાણ વચ્ચેના સંબંધને કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર વચ્ચેના સંબંધ સુધી લંબાવ્યો, તાપમાન અને આયન ઉર્જા, ચિત્ર 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ઓછી ઉર્જા આયન ડિપોઝિશન કોટિંગના કિસ્સામાં, કોટિંગ સ્ટ્રક્ચર થોર્ટન સ્ટ્રક્ચર ઝોન મોડલને અનુરૂપ છે.ડિપોઝિશન તાપમાનમાં વધારો સાથે, પ્રદેશ 1 (છિદ્રાળુ ફાઇબર સ્ફટિકો) થી પ્રદેશ T (ગાઢ ફાઇબર સ્ફટિકો), પ્રદેશ 2 (સ્તંભાકાર સ્ફટિકો) અને પ્રદેશ 3 (પુનઃસ્થાપન પ્રદેશ) માં સંક્રમણ;ડિપોઝિશન આયન ઊર્જાના વધારા સાથે, પ્રદેશ 1 થી પ્રદેશ T, પ્રદેશ 2 અને પ્રદેશ 3 માં સંક્રમણ તાપમાન ઘટે છે.ઉચ્ચ ઘનતા ફાઇબર સ્ફટિકો અને સ્તંભાકાર સ્ફટિકો ઓછા તાપમાને તૈયાર કરી શકાય છે.જ્યારે જમા થયેલ આયનોની ઉર્જા 1-10 eV ના ક્રમમાં વધે છે, ત્યારે જમા થર સપાટી પર આયનોના બોમ્બાર્ડમેન્ટ અને એચીંગને વધારવામાં આવે છે અને કોટિંગ્સની જાડાઈ વધે છે.

નં.3 હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા હાર્ડ કોટિંગ લેયરની તૈયારી
હાઇ પાવર પલ્સ્ડ મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલ કોટિંગ વધુ સારી યાંત્રિક ગુણધર્મો અને ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા સાથે ઘન છે.Pic 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પરંપરાગત મેગ્નેટ્રોન સ્પુટર્ડ TiAlN કોટિંગ 30 GPa ની કઠિનતા અને યંગ્સ મોડ્યુલસ 460 GPa સાથેનું સ્તંભાકાર સ્ફટિક માળખું છે;HIPIMS-TiAlN કોટિંગ 34 GPa કઠિનતા છે જ્યારે યંગનું મોડ્યુલસ 377 GPa છે;કઠિનતા અને યંગના મોડ્યુલસ વચ્ચેનો ગુણોત્તર એ કોટિંગની કઠિનતાનું માપ છે.ઉચ્ચ કઠિનતા અને નાના યંગ્સ મોડ્યુલસનો અર્થ વધુ સારી કઠિનતા છે.HIPIMS-TiAlN કોટિંગમાં ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિરતા વધુ સારી છે, જેમાં 4 કલાક માટે 1,000 °C પર ઉચ્ચ તાપમાનની એન્નીલિંગ ટ્રીટમેન્ટ પછી પરંપરાગત TiAlN કોટિંગમાં AlN ષટ્કોણ તબક્કાની અવક્ષેપ થાય છે.ઊંચા તાપમાને કોટિંગની કઠિનતા ઘટે છે, જ્યારે HIPIMS-TiAlN કોટિંગ સમાન તાપમાન અને સમયે હીટ ટ્રીટમેન્ટ પછી યથાવત રહે છે.HIPIMS-TiAlN કોટિંગમાં પરંપરાગત કોટિંગ કરતાં ઉચ્ચ તાપમાન ઓક્સિડેશનનું ઊંચું તાપમાન પણ હોય છે.તેથી, HIPIMS-TiAlN કોટિંગ PVD પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલા અન્ય કોટેડ ટૂલ્સ કરતાં હાઇ-સ્પીડ કટીંગ ટૂલ્સમાં વધુ સારું પ્રદર્શન દર્શાવે છે.