HiPIMS տեխնոլոգիայի ներածություն

Թիվ 1 Բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցրման սկզբունքը
Բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցրման տեխնիկան օգտագործում է բարձր գագաթնակետային իմպուլսային հզորություն (2-3 կարգի մագնիտուդով ավելի բարձր, քան սովորական մագնետրոնային ցրումը) և ցածր իմպուլսային աշխատանքային ցիկլը (0,5%-10%)՝ մետաղների տարանջատման բարձր արագության (>50%) հասնելու համար, որը բխում է մագնետրոնային ցրման բնութագրերից, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում, որտեղ թիրախային հոսանքի գագաթնակետային խտությունը I համաչափ է լիցքաթափման լարման U էքսպոնենցիալ n-րդ հզորությանը, I = kUn (n-ը հաստատուն է՝ կապված կաթոդի կառուցվածքի, մագնիսական դաշտի հետ։ և նյութական):Ավելի ցածր հզորության խտության դեպքում (ցածր լարման) n արժեքը սովորաբար 5-ից 15-ի սահմաններում է;Լիցքաթափման լարման աճով հոսանքի խտությունը և հզորության խտությունը արագորեն աճում են, իսկ բարձր լարման դեպքում n արժեքը դառնում է 1՝ մագնիսական դաշտի սահմանափակման կորստի պատճառով:Եթե ​​ցածր հզորության խտության դեպքում գազի արտանետումը որոշվում է գազի իոններով, որոնք գտնվում են նորմալ իմպուլսային արտանետման ռեժիմում.եթե բարձր հզորության խտության դեպքում մետաղի իոնների մասնաբաժինը պլազմայում մեծանում է, և որոշ նյութեր փոխարկվում են, այն գտնվում է ինքնասպասարկման ռեժիմում, այսինքն՝ պլազման պահպանվում է ցրված չեզոք մասնիկների և երկրորդային մետաղի իոնների և իներտ գազի ատոմների իոնացմամբ։ ինչպիսիք են Ar-ն օգտագործվում է միայն պլազմայի բռնկման համար, որից հետո ցրված մետաղի մասնիկները իոնացվում են թիրախի մոտ և արագանում են ետ՝ մագնիսական և էլեկտրական դաշտերի ազդեցության տակ ցրված թիրախը ռմբակոծելու համար՝ բարձր հոսանքը պահպանելու համար, և պլազման շատ է իոնացված մետաղական մասնիկներ.Թիրախի վրա ջերմային ազդեցության ցրման գործընթացի շնորհիվ, արդյունաբերական կիրառություններում թիրախի կայուն շահագործումն ապահովելու համար թիրախին ուղղակիորեն կիրառվող հզորության խտությունը չի կարող չափազանց մեծ լինել, ընդհանուր առմամբ ուղղակի ջրի սառեցումը և թիրախային նյութի ջերմային հաղորդունակությունը: պետք է լինի ցածր 25 Վտ/սմ2-ի դեպքում, ջրի անուղղակի սառեցումը, թիրախային նյութի ջերմային հաղորդունակությունը վատ է, թիրախային նյութը, որը առաջացել է ջերմային սթրեսի հետևանքով մասնատման հետևանքով, կամ թիրախ նյութը պարունակում է ցածր ցնդող խառնուրդի բաղադրիչներ, և հզորության խտության այլ դեպքեր կարող են լինել միայն 2 ~ 15 Վտ / սմ2 ներքև, շատ ցածր էներգիայի բարձր խտության պահանջներից:Թիրախային գերտաքացման խնդիրը կարելի է լուծել՝ օգտագործելով շատ նեղ բարձր հզորության իմպուլսներ։Անդերսը սահմանում է բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային թրթռումը որպես իմպուլսային թրթռման մի տեսակ, որտեղ գագաթնակետային հզորության խտությունը գերազանցում է միջին էներգիայի խտությունը 2-ից 3 կարգով, և թիրախ իոնային ցրումը գերակշռում է թրթռման գործընթացում, և թիրախ ցայտող ատոմները խիստ տարանջատված են: .

No.2 Բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցայտող ծածկույթի նստվածքի բնութագրերը

Բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցրումը կարող է արտադրել պլազմա բարձր դիսոցման արագությամբ և բարձր իոնային էներգիայով, և կարող է կիրառել կողմնակալ ճնշում՝ լիցքավորված իոնները արագացնելու համար, իսկ ծածկույթի նստեցման գործընթացը ռմբակոծվում է բարձր էներգիայի մասնիկներով, ինչը բնորոշ IPVD տեխնոլոգիա է:Իոնների էներգիան և բաշխումը շատ կարևոր ազդեցություն ունեն ծածկույթի որակի և կատարողականի վրա:
IPVD-ի մասին, հիմնվելով Thorton կառուցվածքային տարածաշրջանի հայտնի մոդելի վրա, Անդերսն առաջարկել է կառուցվածքային շրջանի մոդել, որը ներառում է պլազմայի նստեցում և իոնային փորագրում, ընդլայնել է ծածկույթի կառուցվածքի և ջերմաստիճանի և օդի ճնշման միջև կապը Թորտոնի կառուցվածքային շրջանի մոդելում մինչև ծածկույթի կառուցվածքի փոխհարաբերությունները: ջերմաստիճանը և իոնային էներգիան, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում: Ցածր էներգիայի իոնային նստվածքային ծածկույթի դեպքում ծածկույթի կառուցվածքը համապատասխանում է Թորթոնի կառուցվածքի գոտու մոդելին:Տեղակայման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, 1-ին շրջանից (չամրացված ծակոտկեն մանրաթելային բյուրեղներ) անցում դեպի T շրջան (խիտ մանրաթելային բյուրեղներ), շրջան 2 (սյունակային բյուրեղներ) և շրջան 3 (վերաբյուրեղացման շրջան);նստվածքի իոնային էներգիայի ավելացման հետ մեկտեղ նվազում է անցման ջերմաստիճանը 1-ից դեպի T շրջան, տարածաշրջան 2 և տարածաշրջան 3:Բարձր խտության մանրաթելային բյուրեղները և սյունակային բյուրեղները կարելի է պատրաստել ցածր ջերմաստիճանում:Երբ կուտակված իոնների էներգիան մեծանում է մինչև 1-10 էՎ կարգի, ապա իոնների ռմբակոծումն ու փորագրումը նստած ծածկույթների մակերեսի վրա ուժեղանում է, և ծածկույթների հաստությունը մեծանում է:

No.3 Կոշտ ծածկույթի շերտի պատրաստում բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցրման տեխնոլոգիայով
Բարձր հզորության իմպուլսային մագնետրոնային ցրման տեխնոլոգիայով պատրաստված ծածկույթն ավելի խիտ է, ավելի լավ մեխանիկական հատկություններով և բարձր ջերմաստիճանի կայունությամբ:Ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում, սովորական մագնետրոնով ցրված TiAlN ծածկույթը սյունաձև բյուրեղային կառուցվածք է՝ 30 ԳՊա կարծրությամբ և Յանգի մոդուլով 460 ԳՊա;HIPIMS-TiAlN ծածկույթը 34 ԳՊա կարծրություն է, մինչդեռ Յանգի մոդուլը 377 ԳՊա է;կարծրության և Յանգի մոդուլի հարաբերակցությունը ծածկույթի ամրության չափանիշն է:Ավելի բարձր կարծրություն և փոքր Յանգի մոդուլը նշանակում է ավելի լավ ամրություն:HIPIMS-TiAlN ծածկույթն ունի ավելի լավ բարձր ջերմաստիճանի կայունություն, ընդ որում AlN վեցանկյուն փուլը նստում է սովորական TiAlN ծածկույթում 1000 °C-ում 4 ժամվա ընթացքում բարձր ջերմաստիճանի մշակումից հետո:Ծածկույթի կարծրությունը նվազում է բարձր ջերմաստիճանում, մինչդեռ HIPIMS-TiAlN ծածկույթը մնում է անփոփոխ ջերմային մշակումից հետո նույն ջերմաստիճանում և ժամանակում:HIPIMS-TiAlN ծածկույթն ունի նաև բարձր ջերմաստիճանի օքսիդացման սկզբնական ավելի բարձր ջերմաստիճան, քան սովորական ծածկույթը:Հետևաբար, HIPIMS-TiAlN ծածկույթը շատ ավելի լավ կատարում է բարձր արագությամբ կտրող գործիքներում, քան PVD գործընթացով պատրաստված այլ պատված գործիքները: