HiPIMS तंत्रज्ञान परिचय

क्रमांक 1 उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगचे तत्त्व
उच्च शक्तीचे स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्र उच्च पीक पल्स पॉवर (पारंपारिक मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगपेक्षा जास्त परिमाणाचे 2-3 ऑर्डर) आणि कमी पल्स ड्यूटी सायकल (0.5%-10%) उच्च धातू विघटन दर (>50%) प्राप्त करण्यासाठी वापरते, जे Pic 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग वैशिष्ट्यांवरून व्युत्पन्न केले गेले आहे, जेथे पीक लक्ष्य वर्तमान घनता I डिस्चार्ज व्होल्टेज U, I = kUn (n हा कॅथोड संरचना, चुंबकीय क्षेत्राशी संबंधित स्थिरांक आहे. आणि साहित्य).कमी उर्जा घनतेवर (कमी व्होल्टेज) n मूल्य सहसा 5 ते 15 च्या श्रेणीत असते;वाढत्या डिस्चार्ज व्होल्टेजसह, वर्तमान घनता आणि उर्जा घनता झपाट्याने वाढते आणि उच्च व्होल्टेजमध्ये चुंबकीय क्षेत्र बंदिवास गमावल्यामुळे n चे मूल्य 1 होते.जर कमी उर्जा घनतेवर, गॅस डिस्चार्ज सामान्य स्पंदित डिस्चार्ज मोडमध्ये असलेल्या गॅस आयनद्वारे निर्धारित केला जातो;उच्च उर्जा घनतेवर, प्लाझ्मामधील धातूच्या आयनांचे प्रमाण वाढते आणि काही पदार्थ बदलतात, जे सेल्फ-स्पटरिंग मोडमध्ये असते, म्हणजे प्लाझ्मा थुंकलेले तटस्थ कण आणि दुय्यम धातू आयन आणि अक्रिय वायू अणूंच्या आयनीकरणाद्वारे राखले जाते. जसे की Ar चा वापर केवळ प्लाझ्मा प्रज्वलित करण्यासाठी केला जातो, त्यानंतर स्पटर केलेले धातूचे कण लक्ष्याजवळ आयनीकृत केले जातात आणि उच्च विद्युत प्रवाह राखण्यासाठी चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत थुंकलेल्या लक्ष्यावर परत प्रवेगक केले जातात आणि प्लाझ्मा उच्च पातळीवर असतो. आयनीकृत धातूचे कण.लक्ष्यावरील हीटिंग इफेक्टच्या स्पटरिंग प्रक्रियेमुळे, औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये लक्ष्याचे स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी, लक्ष्यावर थेट लागू केलेली उर्जा घनता खूप मोठी असू शकत नाही, सामान्यत: थेट पाणी थंड करणे आणि लक्ष्य सामग्री थर्मल चालकता. खाली 25 W/cm2 च्या बाबतीत असावे, अप्रत्यक्ष पाणी कूलिंग, लक्ष्य सामग्रीची थर्मल चालकता खराब आहे, थर्मल तणावामुळे विखंडन झाल्यामुळे होणारे लक्ष्य सामग्री किंवा लक्ष्य सामग्रीमध्ये कमी अस्थिर मिश्रधातू घटक आहेत आणि उर्जा घनतेच्या इतर प्रकरणांमध्येच असू शकते 2 ~ 15 W / cm2 खाली, उच्च पॉवर घनतेच्या आवश्यकतांपेक्षा खूप खाली.टार्गेट ओव्हरहाटिंगची समस्या अतिशय अरुंद उच्च पॉवर डाळी वापरून सोडवली जाऊ शकते.अँडर्सने उच्च-शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगला स्पंदित स्पटरिंगचा एक प्रकार म्हणून परिभाषित केले आहे जेथे पीक पॉवर घनता सरासरी पॉवर घनतेपेक्षा 2 ते 3 ऑर्डरच्या परिमाणाने ओलांडते आणि लक्ष्य आयन स्पटरिंग स्पटरिंग प्रक्रियेवर वर्चस्व गाजवते, आणि लक्ष्य स्पटरिंग अणू उच्च प्रमाणात विखुरलेले असतात. .

क्रमांक 2 हाय पॉवर स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग डिपॉझिशनची वैशिष्ट्ये

हाय पॉवर स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग उच्च पृथक्करण दर आणि उच्च आयन उर्जेसह प्लाझ्मा तयार करू शकते आणि चार्ज केलेल्या आयनांना गती देण्यासाठी बायस प्रेशर लागू करू शकते आणि कोटिंग डिपॉझिशन प्रक्रियेवर उच्च-ऊर्जा कणांचा भडिमार केला जातो, जे एक वैशिष्ट्यपूर्ण IPVD तंत्रज्ञान आहे.आयन ऊर्जा आणि वितरणाचा कोटिंगच्या गुणवत्तेवर आणि कार्यक्षमतेवर खूप महत्त्वाचा प्रभाव पडतो.
IPVD बद्दल, प्रसिद्ध थॉर्टन स्ट्रक्चरल रिजन मॉडेलवर आधारित, अँडर्सने स्ट्रक्चरल रिजन मॉडेलचा प्रस्ताव दिला ज्यामध्ये प्लाझ्मा डिपॉझिशन आणि आयन एचिंगचा समावेश आहे, थॉर्टन स्ट्रक्चरल रिजन मॉडेलमधील कोटिंग स्ट्रक्चर आणि तापमान आणि हवेचा दाब यांच्यातील संबंध कोटिंग स्ट्रक्चरमधील संबंधापर्यंत विस्तारित केले. तापमान आणि आयन ऊर्जा, चित्र 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. कमी उर्जेच्या आयन डिपॉझिशन कोटिंगच्या बाबतीत, कोटिंगची रचना थॉर्टन संरचना झोन मॉडेलशी सुसंगत आहे.डिपॉझिशन तापमानाच्या वाढीसह, प्रदेश 1 (सच्छिद्र फायबर क्रिस्टल्स) पासून प्रदेश T (दाट फायबर क्रिस्टल्स), प्रदेश 2 (स्तंभीय क्रिस्टल्स) आणि क्षेत्र 3 (पुनर्क्रिस्टलायझेशन क्षेत्र) मध्ये संक्रमण;डिपॉझिशन आयन उर्जेच्या वाढीसह, प्रदेश 1 ते प्रदेश T, प्रदेश 2 आणि प्रदेश 3 मध्ये संक्रमण तापमान कमी होते.उच्च घनता फायबर क्रिस्टल्स आणि स्तंभीय क्रिस्टल्स कमी तापमानात तयार केले जाऊ शकतात.जमा केलेल्या आयनांची उर्जा 1-10 eV च्या क्रमाने वाढते तेव्हा, जमा केलेल्या कोटिंग्जच्या पृष्ठभागावर आयनांचा भडिमार आणि कोरीव काम वाढवले ​​जाते आणि कोटिंग्जची जाडी वाढते.

क्र.3 उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे कठोर कोटिंग थर तयार करणे
उच्च शक्तीच्या स्पंदित मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग तंत्रज्ञानाद्वारे तयार केलेले कोटिंग अधिक घनतेचे आहे, चांगले यांत्रिक गुणधर्म आणि उच्च तापमान स्थिरता.Pic 3 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, पारंपारिक मॅग्नेट्रॉन स्पटर्ड TiAlN कोटिंग 30 GPa च्या कडकपणासह आणि 460 GPa चे यंग्स मॉड्यूलस असलेली स्तंभीय क्रिस्टल रचना आहे;HIPIMS-TiAlN कोटिंग 34 GPa कठोरता आहे तर यंगचे मॉड्यूलस 377 GPa आहे;कडकपणा आणि यंग्स मॉड्यूलसमधील गुणोत्तर हे कोटिंगच्या कडकपणाचे मोजमाप आहे.जास्त कडकपणा आणि लहान यंगचे मॉड्यूलस म्हणजे चांगले कडकपणा.HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये उच्च तापमान स्थिरता अधिक चांगली आहे, 4 तासांसाठी 1,000 °C वर उच्च तापमान ऍनिलिंग उपचारानंतर पारंपारिक TiAlN कोटिंगमध्ये AlN षटकोनी फेज अवक्षेपित होते.उच्च तापमानात कोटिंगची कडकपणा कमी होते, त्याच तापमानात आणि वेळेत उष्णता उपचारानंतर HIPIMS-TiAlN कोटिंग अपरिवर्तित राहते.HIPIMS-TiAlN कोटिंगमध्ये पारंपारिक कोटिंगपेक्षा उच्च तापमान ऑक्सिडेशनचे उच्च तापमान देखील असते.म्हणून, HIPIMS-TiAlN कोटिंग PVD प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या इतर कोटेड साधनांपेक्षा हाय-स्पीड कटिंग टूल्समध्ये खूप चांगली कामगिरी दर्शवते.