HiPIMS နည်းပညာမိတ်ဆက်

No.1 စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering ၏ နိယာမ
high power pulsed magnetron sputtering နည်းပညာသည် မြင့်မားသော pulse pulse power (သမားရိုးကျ magnetron sputtering ထက် ပြင်းအား 2-3 orders ပိုများသည်) နှင့် low pulse duty cycle (0.5%-10%) ကိုအသုံးပြုပြီး မြင့်မားသော metal dissociation rate (>50%)၊ ပုံ 1 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း magnetron sputtering လက္ခဏာများမှဆင်းသက်လာပြီး peak target current density I သည် discharge voltage U, I = kUn (n သည် cathode တည်ဆောက်ပုံနှင့် သံလိုက်စက်ကွင်း၊ သံလိုက်စက်ကွင်း၊ နှင့် ပစ္စည်း)။အောက်ပါဝါသိပ်သည်းဆ (ဗို့အားနိမ့်) တွင် n တန်ဖိုးသည် အများအားဖြင့် 5 မှ 15 အတွင်းရှိသည်။တိုးလာသော discharge voltage နှင့်အတူ၊ current density နှင့် power density သည် လျင်မြန်စွာ တိုးလာပြီး high voltage တွင် magnetic field confination ဆုံးရှုံးမှုကြောင့် n value သည် 1 ဖြစ်သွားသည်။ပါဝါသိပ်သည်းဆနည်းလျှင် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှုကို ပုံမှန် pulsed discharge mode တွင်ရှိသော ဓာတ်ငွေ့အိုင်းယွန်းဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။အကယ်၍ ပါဝါသိပ်သည်းဆမြင့်မားပါက၊ ပလာစမာရှိ သတ္တုအိုင်းယွန်းများ၏ အချိုးအစားသည် တိုးလာပြီး အချို့သောပစ္စည်းများသို့ ကူးပြောင်းသည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ၎င်းသည် ပလာစမာကို sputtered neutral particles နှင့် secondary metal ions နှင့် inert gas atoms များ၏ ionization ဖြင့် ထိန်းသိမ်းထားသည်။ Ar ကဲ့သို့သော ပလာစမာကို လောင်ကျွမ်းစေရန်အတွက်သာ အသုံးပြုကြပြီး၊ ထို့နောက်တွင် ပစ်မှတ်အနီးတွင် ကွဲထွက်သွားသော သတ္တုအမှုန်များကို အိုင်ယွန်ဓာတ်ပြုကာ သံလိုက်ဓာတ်နှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်ရှိ sputtered ပစ်မှတ်ကို အရှိန်မြှင့်ကာ မြင့်မားသော လျှပ်စီးကြောင်းများကို ထိန်းသိမ်းရန်၊ ပလာစမာသည် အလွန်မြင့်မားသည်။ ionized သတ္တုအမှုန်များ။ပစ်မှတ်အပေါ် အပူပေးခြင်းအကျိုးသက်ရောက်မှု၏ sputtering လုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့်၊ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံးပစ္စည်းများတွင် ပစ်မှတ်၏ တည်ငြိမ်သောလည်ပတ်မှုကို သေချာစေရန်အတွက်၊ ပစ်မှတ်သို့ တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည့် ပါဝါသိပ်သည်းဆသည် အလွန်ကြီးမားမည်မဟုတ်ပါ၊ ယေဘုယျအားဖြင့် တိုက်ရိုက်ရေအေးနှင့် ပစ်မှတ်ပစ္စည်း အပူစီးကူးမှု အောက်ဖော်ပြပါ 25 W / cm2 တွင်ဖြစ်သင့်သည်၊ သွယ်ဝိုက်သောရေအေးပေးခြင်း၊ ပစ်မှတ်ပစ္စည်းအပူစီးကူးမှုညံ့ဖျင်းခြင်း၊ အပူဖိစီးမှုကြောင့်အကွဲကွဲအပြားပြားဖြစ်ရသည့်ပစ်မှတ်ပစ္စည်း သို့မဟုတ် ပစ်မှတ်ပစ္စည်းတွင် မတည်ငြိမ်သောအလွိုင်းအစိတ်အပိုင်းများပါ၀င်ပြီး အခြားအခြေအနေများတွင်သာ ပါဝါသိပ်သည်းဆရှိနိုင်ပါသည်။ 2 ~ 15 W / cm2 အောက်, မြင့်မားသောပါဝါသိပ်သည်းဆ၏လိုအပ်ချက်များအောက်တွင်ရှိသည်။ပစ်မှတ်အပူလွန်ကဲခြင်းပြဿနာကို အလွန်ကျဉ်းမြောင်းသော စွမ်းအားမြင့်ပဲမျိုးစုံကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ဖြေရှင်းနိုင်ပါသည်။Anders သည် high-power pulsed magnetron sputtering ကို pulsed sputtering အမျိုးအစားအဖြစ် သတ်မှတ်ပြီး peak power density သည် ပျမ်းမျှ power density ကို ပြင်းအား 2 မှ 3 orders ထက်ကျော်လွန်ကာ ပစ်မှတ် ion sputtering သည် sputtering process ကိုလွှမ်းမိုးထားပြီး ပစ်မှတ် sputtering atoms များသည် အလွန်ဆက်နွယ်နေပါသည်။ .

No.2 စွမ်းအားမြင့် pulsed magnetron sputtering coating အစစ်ခံခြင်း၏ ဝိသေသလက္ခဏာများ

စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering သည် မြင့်မားသော dissociation နှုန်းနှင့် မြင့်မားသော အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်ဖြင့် ပလာစမာကို ထုတ်လုပ်နိုင်ပြီး၊ အားသွင်းထားသော အိုင်းယွန်းများကို အရှိန်မြှင့်ရန်အတွက် ဘက်လိုက်ဖိအားကို သက်ရောက်နိုင်ပြီး၊ ပုံမှန် IPVD နည်းပညာဖြစ်သည့် စွမ်းအင်မြင့်အမှုန်အမွှားများဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားခြင်းဖြစ်သည်။အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်နှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုသည် အပေါ်ယံအရည်အသွေးနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အလွန်အရေးကြီးသော သက်ရောက်မှုရှိသည်။
IPVD နှင့်ပတ်သက်၍ ကျော်ကြားသော Thorton structural region model ကိုအခြေခံ၍ Anders မှ plasma deposition နှင့် ion etching ပါဝင်သော structural region model ကို အဆိုပြုခဲ့ပြီး၊ coating structure နှင့် Thorton structural region model ရှိ coating structure အကြား ဆက်နွယ်မှုကို တိုးချဲ့ခဲ့ပါသည်။ ပုံ 2 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အပူချိန်နှင့် အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်။ စွမ်းအင်နည်းသော ion deposition coating တွင်၊ အပေါ်ယံဖွဲ့စည်းပုံသည် Thorton ဖွဲ့စည်းပုံဇုန်မော်ဒယ်နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။သိုလှောင်မှု အပူချိန် တိုးလာသည်နှင့်အမျှ၊ ဒေသ 1 (ချောင်ချိသော ဖိုက်ဘာပုံဆောင်ခဲများ) မှ ဒေသ T (သိပ်သည်းသော ဖိုက်ဘာပုံဆောင်ခဲများ)၊ ဒေသ 2 (ကော်လံပုံဆောင်ခဲများ) နှင့် ဒေသ 3 (ပြန်လည်ပေါင်းစည်းသည့်နေရာ) သို့ ကူးပြောင်းသွားပါသည်။စုဆောင်းထားသော အိုင်းယွန်းစွမ်းအင်များ တိုးလာသဖြင့်၊ ဒေသ 1 မှ ဒေသ T သို့ အကူးအပြောင်း အပူချိန်သည် ဒေသ 2 နှင့် ဒေသ 3 လျော့နည်းသွားသည်။သိပ်သည်းဆမြင့်သော ဖိုက်ဘာပုံဆောင်ခဲများနှင့် columnar crystals များကို အပူချိန်နိမ့်ပိုင်းတွင် ပြင်ဆင်နိုင်သည်။စုဆောင်းထားသော အိုင်းယွန်းများ၏ စွမ်းအင်သည် 1-10 eV ၏ အစီအစဥ်သို့ တိုးလာသောအခါ၊ အပ်နှံထားသော အပေါ်ယံမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အိုင်းယွန်းများကို ဗုံးကြဲခြင်းနှင့် ခြစ်ထုတ်ခြင်းတို့ကို မြှင့်တင်ပေးပြီး အပေါ်ယံအထူကို တိုးမြင့်လာစေသည်။

No.3 စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering နည်းပညာဖြင့် hard coating အလွှာကို ပြင်ဆင်ခြင်း။
စွမ်းအားမြင့် မက်ဂနီထရွန် sputtering နည်းပညာဖြင့် ပြင်ဆင်ထားသော အပေါ်ယံလွှာသည် ပိုပို၍ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် မြင့်မားသော အပူချိန် တည်ငြိမ်မှုတို့နှင့်အတူ ပိုသိပ်သည်းသည်။ပုံ 3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ သမားရိုးကျ magnetron sputtered TiAlN coating သည် မာကျောသော 30 GPa နှင့် Young ၏ 460 GPa ရှိသော ကော်လံပုံသလင်းပြင်ဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည်။HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် 34 GPa မာကျောမှုဖြစ်ပြီး Young ၏ module သည် 377 GPa ဖြစ်သည်။မာကျောမှု နှင့် Young ၏ မော်ဒူလပ်ကြား အချိုးသည် အပေါ်ယံလွှာ၏ မာကျောမှု တိုင်းတာမှု ဖြစ်သည်။ပိုမိုမာကျောမှုနှင့် သေးငယ်သော Young's modulus သည် ပိုမာကျောမှုကို ဆိုလိုသည်။HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် အပူချိန် 1,000°C တွင် 4 နာရီကြာ မြင့်မားသောအပူချိန်ကို လိမ်းပြီးနောက် AlN ဆဋ္ဌဂံအဆင့်ကို သမရိုးကျ TiAlN အပေါ်ယံလွှာတွင် ရွာသွန်းစေပြီး မြင့်မားသောအပူချိန်တည်ငြိမ်မှုရှိသည်။အပေါ်ယံ၏ မာကျောမှုသည် မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် လျော့ကျသွားပြီး HIPIMS-TiAlN အပေါ်ယံပိုင်းသည် တူညီသောအပူချိန်နှင့် အချိန်ကာလတွင် အပူကုသမှုပြီးနောက် မပြောင်းလဲပါ။HIPIMS-TiAlN coating သည် သမားရိုးကျ အပေါ်ယံထက် မြင့်မားသော အပူချိန် oxidation ၏ အပူချိန် မြင့်မားသည်။ထို့ကြောင့်၊ HIPIMS-TiAlN coating သည် PVD လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့်ပြင်ဆင်ထားသော အခြား coated tools များထက် မြန်နှုန်းမြင့်ဖြတ်တောက်ခြင်းကိရိယာများတွင် စွမ်းဆောင်ရည်ပိုကောင်းကြောင်း ပြသသည်။