Ravnomjerno upravljanje premazom magnetnog raspršivanja na složenu površinu obradaka

Jednaka kontrola magnetronskog raspršivanja premaza na složenoj površini radnog predmeta

U radu je predstavljen mehanizam premazivanja filma i tehničke karakteristike površine komada sa složenim šupljinama. U cilju problema kao što su neujednačena potrošnja ciljnog materijala, udubljeni erozijski prsten i neravnomerna i gusta debljina filma u procesu premazivanja složenog obratka, u eksperimentu je korišćena rotirajuća metaronska magnetna prskanja . Višestruki ciljevi i materijali su instalirani u različitim položajima mašine za premazivanje. Meta se može slobodno rotirati da bi se ostvarila potreba za usmeravanjem premaza; Koristeći višestruki magnetronski prskanje meta i postavite pomoćno magnetno polje neuravnoteženog magnetronskog raspršivanja katode ciljnu strukturu poboljšanje, poboljšati vakuum premaz komore plazma gustoće, na taj način poboljšati prskanje artefakata pristrasnost struja nanošenje premaz, itd. Serije inovativnih istraživanja, namijenjen za postizanje u istoj ravnini, sa složenim oblikom i strukturom unutrašnje šupljine na površini obradka debljine jednolikog, gustog i kontinuiranog funkcionalnog kompozitnog filma.

Na rubovima i mnogo složenijim od sloja površinske kavitacije, tehnologija kemijskog nanošenja u sadašnjosti u zemlji i inostranstvu je više, kao što je izvršeno i na površinskoj obradi obradaka vakuumske magnetronske tehnologije raspršivanja filma, u ovom trenutku uglavnom u pravilo i ravna površina priprema za jednu ili kompozitnu membranu, i široko se koristi u mašinama, elektronici, energiji, materijalima, informacijama , vazduhoplovstvu i drugim poljima, betonu kao što su rezni alati, hardverski alati, mobilni telefoni, notebook računari Različiti tipovi senzora i dijelova imaju posebne zahtjeve, itd. Zbog karakteristika tehnologije oblikovanja vakuumskog filma, teško je i komplicirano kontrolirati debljinu filma, ujednačenost i silu spajanja procesa oblikovanja raspršenog filma na površini složenog obratka. Uz brzi razvoj industrije za proizvodnju strojeva, proširuje se opseg primjene tehnologije površinskog premazivanja obradaka od alata za rezanje do preciznog štancanja, dijelova u svemiru i dodataka za elektroničku opremu. Pojavljuju se novi filmski slojevi visokih performansi, kao što su TiAlCN, AlCrN, TiSiN, sloj sličan dijamantima, itd., Koji poboljšavaju vijek trajanja i efikasnost obrade kalupa. Veoma je važno proučiti ujednačenu kontrolu tehnologije nanošenja magnetronskog raspršivanja na površini složenog obratka.

1. Mehanizam i tehničke karakteristike magnetronskog prskanja

1.1 mehanizam za nanošenje magnetronskog prskanja

Radni mehanizam magnetronskog raspršivanja je da se pod djelovanjem električnog polja E elektroni sudaraju s atomima argona u procesu letenja prema supstratu i ioniziraju pozitivni ion Ar i nove elektrone. Novi elektroni lete do supstrata, Ar ioni ubrzavaju do cilja katode pod dejstvom električnog polja, i bombardiraju površinu cilja sa visokom energijom, tako da se meta ubacuje. U česticama prskanja, neutralni ciljni atomi ili molekuli se talože na supstratu da formiraju tanki film, a generisani sekundarni elektroni će biti pod uticajem električnog polja i magnetnog polja da bi proizveli EB drift, čija je putanja kretanja slična cikloidi. Elektroni se kreću kružnim kretanjem na ciljnoj površini i vezani su za područje plazme na površini mete. U ovom regionu, veliki broj Ar iona se jonizuje da bi bombardovao cilj, čime se postiže visoka stopa taloženja. Povećanjem broja sudara, energija sekundarnih elektrona je iscrpljena, i oni se postepeno udaljavaju od ciljne površine i na kraju se talože na podlogu pod djelovanjem električnog polja E. Magnetronsko raspršivanje je proces sudara između čestice incidenta i meta. Ona prolazi određeni zamah ciljnom atomu kroz složeni proces rasipanja i koliziju ciljnog atoma. Ciljni atom se sudara s drugim ciljnim atomima kako bi formirao kaskadni proces.

1.2 karakteristike tehničke primjene

Magnetronsko raspršivanje je proces brzog prskanja pod niskim pritiskom. Brzina ionizacije gasa mora se efikasno povećati. Gustoća plazme može se povećati uvođenjem magnetnog polja na površini ciljne katode i upotrebom ograničenja magnetnog polja na nabijenim česticama da se poveća brzina raspršivanja.

U magnetronskom raspršivanju, kretanje elektrona u magnetnom polju lorentzovom silom, njihova trajektorija je savijena i čak proizvodi spiralno kretanje, putanja kretanja, čime se povećava broj sudara sa radnim gasom, povećava se gustoća plazme, tako da je brzina magnetronskog raspršivanja uveliko poboljšana, i može raditi pod niskim naponom raspršivanja i tlakom zraka, smanjuje tendenciju zagađenja membrane; Istovremeno se povećava atomska energija koja se pojavljuje na površini supstrata, tako da se kvalitet filma može u velikoj mjeri poboljšati. Elektroni koji su izgubili energiju zbog ponovljenih sudara stižu do anode i postaju elektroni niske energije tako da se podloga ne pregrije. Stoga, magnetronsko raspršivanje ima prednosti "velike brzine" i "niske temperature". Nedostatak magnetronskog raspršivanja je da ne može pripremiti izolatorsku foliju, a neravnomjerno magnetno polje koje se koristi u magnetronskoj elektrodi uzrokovat će značajno neujednačeno nagrizanje cilja. materijal, što rezultira niskom stopom iskorištenja ciljnog materijala, što je obično samo 20% ~ 30%. Stopa iskorištenja cilja magnetronskog raspršivanja je važan parametar za projektiranje i obračun troškova proizvodnog procesa za izvor magnetronskog raspršivanja. da bi se poboljšala stopa upotrebe ciljnih materijala, ispitivani su različiti oblici dinamičkih ciljeva, među kojima je cilindrična meta rotirajućeg magnetnog polja bila glavna meta i bila je široko korištena u industriji, a stopa upotrebe takvih ciljnih materijala bila je visoka čak 70% .Metronski magneti mogu se podijeliti u tri vrste iz geometrijskog oblika: cilj pravokutne ravnine, kružna ravnina cilindrična meta.

2. Jedinstvena kontrola raspršivanja premaza na površini obradaka sa složenim šupljinama

2.1 postojeći tehnički problemi

(1) meta katode je planarno prskanje, koje je uzrokovano lokalnim jakim raspršivanjem uzrokovanim neravnomjernim komponentama magnetskog polja, što rezultira nejednakom potrošnjom ciljnog i konkavnog erozijskog prstena. (2) površina obradka se nanosi i oblaže višestrukim slojevima filma, a čvrstoća spajanja između donjeg sloja i filmskog sloja nije ravnomjerna i čvrsta. Istovremeno, postoje fenomeni prskanja različitih komponenti i anti-sputtering efekat filmskog sloja, što rezultira velikim razlikama u sastavu filmskog sloja i mete.

2.2 tehnička analiza i naučna koncepcija

(1) površina obradka sa više rubova i uglova i višestrukih šupljina se nanosi i oblaže višestrukim slojevima filma. Planirano je da se usvoji rotirajući cilindrični magnetronski raspršivač, a višestruke mete i materijali se instaliraju u različitim položajima mašine za premazivanje. Meta se može slobodno okretati da bi se postigla potreba za usmjerenim premazom. (2) višestruke magnetne mete i pomoćna magnetna polja su postavljena da poboljšaju strukturu neuravnoteženih magnetnih magnetnih katodnih ciljeva, poboljšaju gustoću plazme u komori za vakuumsko premazivanje i dodatno poboljšaju protok prskanja obradaka za nanošenje i premazivanje. (3) neujednačena komponenta magnetskog polja planarne katodne meta za raspršivanje proizvodi konkavni erozijski prsten u meti. Namijenjena je promjeni raspodjele magnetskog polja kako bi se postiglo izotropno unutarnje naprezanje složenog obratka u raspršivanju na podlozi, te kombinirati gustu, kontinuiranu i ujednačenu foliju.

2.3 eksperimentalne metode i tehnički pravac

2.3.1 eksperimentalni materijali

U eksperimentu je korišćena oprema za magnetronsko raspršivanje sa šest stanica, koja se uglavnom sastojala od sistema za usisavanje vakuuma, detekcije vakuuma, vakuumske peći, katodnog magnetrona, sistema za unos gasa i napajanja. Korišćen je PVD magnetronski proces raspršivanja. Katodni materijali: Ti, TiN, TiAlN, obloženi Ti, TiN, TiN, TiAlN višeslojni višeslojni film.

2.3.2 detekcija kvaliteta filmskog sloja (tabela 1)

2.3.3 eksperimentalne metode

Složeni površinski raspršeni film izratka pripremljen je ako se nanosi raspršivanje iona. Kako bi se riješili tehnički problemi slojevitog oblaganja obratka, izvršena su sljedeća eksperimentalna istraživanja.

(1) katodna meta je planarno prskanje, a lokalno jako prskanje uzrokovano neravnomjernim komponentama magnetskog polja dovodi do neujednačene potrošnje ciljanog materijala. Poboljšanjem oblika i raspodele magnetnog polja, usled čega se magnet kreće unutar katode, postavljajući štit i druge mere, shvata se da filmska obloga izratka sa više ivica i uglova i raspršivanjem višestrukih šupljina na podlozi može da generiše. izotropno unutrašnje naprezanje, a film je kompaktan, kontinuiran i uniforman. Struktura izbalansiranog mete je uglavnom sastavljena od vanjskog magnetnog čelika, centralnog magnetnog čelika i magnetnih polova.

(2) u skladu sa zahtjevom za prskanje na površinskom premazu složenog obratka s više rubova i kutova i višestrukih šupljina za postizanje konstrukcijskih zahtjeva ciljnog materijala i mete, usvojena je rotacijska cilindra magnetronskog raspršivanja. Prema različitim uvjetima obrade, korišteni su prskani ciljevi s magnetnom strukturom ili strukturom prskanja. Gyromagnetni cilindrični magnetron cilj je korištenje magnetskog polja oko ciljne cijevi paralelne i vertikalne ciljne komponente električnog polja, na površini cijevi u ciljnoj površini cijevi ortogonalno elektromagnetsko polje, instalacija cilja u središtu komore za taloženje, na oko 360 ° u smjeru centrifuge; Cilindrična magnetronska meta za prskanje montirana je na strani komore za oblaganje. Ciljna cijev se neprestano okreće tijekom procesa premazivanja kako bi se zadovoljila potreba za usmjerenim premazom.

(3) selektivni fenomen prskanja različitih komponenti, brzina anti-prskanja filma i adhezija su različiti, što će dovesti do velike razlike između filma i ciljnih komponenti. Izbor odgovarajućih uslova procesa minimizira efekat protiv prskanja na film.

(4) upotrebom višestrukog magnetronskog meta, a postavljanje pomoćnog magnetnog polja u prostoriji za oblaganje čini zatvoreno magnetno polje, osim ako nema raspodjele magnetnog polja ispred cilja, mete između mete i podešavanjem efekta pomoćnog magnetnog polja, oblikuju međusobno efekat umrežavanja, povećavaju gustoću plazme, artifakte nanose, tako da više rubova i šupljina izratka postiže cilj nanošenja prevlake. Fig. Slika 1 prikazuje shematski dijagram zatvorenog magnetnog polja formiranog od četiri neravnotežna cilja magnetronskog raspršivanja i pomoćnog magnetnog polja.

2.4 eksperimentalni rezultati i diskusija

Od prosinca 2012. do veljače 2013. testovi premazivanja raspršivanjem izvedeni su na površini malog žigosanog komada za obradu i komunikacije. Uzorci uzoraka sitnih žigosanih rezultata obradaka: izgled filma je dobar, nema pukotine, debljina filma između 1 m ~ 5 m, uniformnost filma je manja od 5%, mala brzina rupa, tvrdoća filma do 2000 HV, visoka čvrstoća spajanja, jaka adhezija, bez ljuštenja injekcionog sloja, odlična otpornost na koroziju, otpornost na toplotu i otpornost na habanje; Brzina taloženja čestica se kontrolira (2,0 ~ 2000) nm / s. Brzina formiranja filma (2 ~ 13) m / h. Svi indeksi u pokusu su dostigli zahtjeve dizajna, a Rezultati kompozitnog filma na površini uređaja za komunikaciju su takođe dostigli očekivani efekat. Moguće je proučiti ujednačene mjere kontrole magnetronskog prskanja na površini obratka sa višestrukim ivicama i uglovima i višestrukim šupljinama.

IKS PVD, Alati, modeli, dekorativni, tehnologija optičkih prevlaka, kontaktirajte nas sada, iks.pvd @ foxmail.com