जटिल वर्कपीस सतह पर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग की वर्दी नियंत्रण

जटिल वर्कपीस सतह पर मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग कोटिंग का एकसमान नियंत्रण

यह पत्र जटिल कोटिंग के साथ फिल्म कोटिंग तंत्र और वर्कपीस की सतह की तकनीकी विशेषताओं का परिचय देता है। जटिल वर्कपीस की कोटिंग प्रक्रिया में लक्ष्य सामग्री की असमान खपत, अवतल कटाव की अंगूठी, और असमान और घनी फिल्म मोटाई जैसी समस्याओं का लक्ष्य प्रयोग में एक घूर्णन स्तंभ मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग लक्ष्य का उपयोग किया गया था । कोटिंग मशीन के विभिन्न पदों में कई लक्ष्य और सामग्री स्थापित की गई थीं। दिशात्मक कोटिंग की आवश्यकता का एहसास करने के लिए लक्ष्य स्वतंत्र रूप से घूम सकता है; कई मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग लक्ष्य का उपयोग करना और वैक्यूम कोटिंग चैम्बर प्लाज्मा घनत्व में सुधार करने के लिए असंतुलित मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कैथोड लक्ष्य संरचना में सुधार के सहायक चुंबकीय क्षेत्र को सेट करना, इस प्रकार स्पार्किंग कलाकृतियों पूर्वाग्रह वर्तमान बयान कोटिंग आदि में सुधार करना, अभिनव अनुसंधान की श्रृंखला को प्राप्त करना है। एक ही विमान में, जटिल आकार और वर्कपीस की सतह पर आंतरिक गुहा की संरचना के साथ मोटाई समान, घने और निरंतर कार्यात्मक फिल्म फिल्म चढ़ाना।

किनारों पर और गुहा सतह कोटिंग की तुलना में बहुत अधिक जटिल है, देश और विदेश में वर्तमान में रासायनिक चढ़ाना प्रौद्योगिकी अधिक हैं, जैसा कि वैक्यूम मैग्नेट्रोन स्पटरिंग फिल्म तकनीक के वर्कपीस सतह कोटिंग उपचार पर भी किया गया था, वर्तमान में ज्यादातर ई। नियम और एक या समग्र झिल्ली की तैयारी की सपाट सतह, और व्यापक रूप से मशीनरी, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऊर्जा, सामग्री, इंफॉर्मेशन टियोन, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, कंक्रीट जैसे काटने के उपकरण, हार्डवेयर उपकरण, मोबाइल फोन, नोटबुक कंप्यूटर , विभिन्न प्रकार के सेंसर और भागों की विशेष आवश्यकताएं हैं, आदि। वैक्यूम फिल्म बनाने की विशेषताओं की वजह से, जटिल वर्कपीस की सतह पर फिल्म बनाने की प्रक्रिया की मोटाई, एकरूपता और बंधन बल को नियंत्रित करना मुश्किल और जटिल है। मशीनरी विनिर्माण उद्योग के तेजी से विकास के साथ, वर्कपीस की सतह कोटिंग प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग रेंज को काटने के उपकरण से सटीक मुद्रांकन मरो, एयरोस्पेस पार्ट्स और इलेक्ट्रॉनिक सामान प्लग-इन तक विस्तारित किया गया है। नई उच्च-प्रदर्शन वाली फिल्म परतें उभरती रहती हैं, जैसे कि TiAlCN, AlCrN, TiSiN, हीरे जैसी परत, आदि, जो सेवा जीवन और मरने की मशीनिंग दक्षता में सुधार करती हैं। जटिल वर्कपीस की सतह पर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग तकनीक के समान नियंत्रण का अध्ययन करना बहुत महत्वपूर्ण है।

1. मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग कोटिंग की तंत्र और तकनीकी विशेषताओं

1.1 मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग कोटिंग तंत्र

मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग का कार्य तंत्र यह है कि विद्युत क्षेत्र ई की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रॉनों सब्सट्रेट और सकारात्मक आयन अर और नए इलेक्ट्रॉनों को आयनित करने के लिए उड़ान की प्रक्रिया में आर्गन परमाणुओं से टकराते हैं। नए इलेक्ट्रॉन सब्सट्रेट के लिए उड़ान भरते हैं, अर आयन विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत कैथोड लक्ष्य में तेजी लाते हैं, और उच्च ऊर्जा के साथ लक्ष्य सतह पर बमबारी करते हैं, जिससे कि लक्ष्य एस डालते हैं। स्पटरिंग कणों में, तटस्थ लक्ष्य परमाणुओं या अणुओं को एक पतली फिल्म बनाने के लिए सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है, और उत्पन्न माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों ईबी बहाव का उत्पादन करने के लिए विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होंगे, जिनकी गति प्रक्षेपवक्र साइक्लिड के समान है। इलेक्ट्रॉन लक्ष्य सतह पर एक गोलाकार गति में चलते हैं और लक्ष्य सतह पर प्लाज्मा क्षेत्र से बंधे होते हैं। इस क्षेत्र में, बड़ी संख्या में Ar आयनों को लक्ष्य पर बमबारी करने के लिए आयनित किया जाता है, इस प्रकार उच्च जमाव दर प्राप्त होती है। टकरावों की संख्या में वृद्धि के साथ, माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा समाप्त हो जाती है, और वे धीरे-धीरे लक्ष्य सतह से दूर चले जाते हैं, और अंत में विद्युत क्षेत्र ई की कार्रवाई के तहत सब्सट्रेट पर जमा करते हैं। मैग्नेट्रोन स्पटरिंग के बीच टकराव है घटना के कण और लक्ष्य। यह जटिल प्रकीर्णन प्रक्रिया और लक्ष्य परमाणु की टक्कर के माध्यम से लक्ष्य परमाणु को कुछ गति प्रदान करता है। लक्ष्य परमाणु अन्य लक्ष्य परमाणुओं के साथ टकराकर एक झरना प्रक्रिया बनाता है।

1.2 तकनीकी अनुप्रयोग की विशेषताएं

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कम दबाव में एक उच्च गति वाली स्पटरिंग प्रक्रिया है। गैस की आयनीकरण दर को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जाना चाहिए। टारगेट कैथोड की सतह पर एक चुंबकीय क्षेत्र को शुरू करने और चार्जिंग दर को बढ़ाने के लिए चार्ज कणों पर चुंबकीय क्षेत्र की बाधा का उपयोग करके प्लाज्मा घनत्व को बढ़ाया जा सकता है।

मैग्नेट्रोन स्पैटरिंग में, लोरेंत्ज़ बल द्वारा चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की गति, उनका प्रक्षेपवक्र झुकता है और यहां तक कि सर्पिल गति, गति पथ का उत्पादन करता है, इस प्रकार काम कर रहे गैस के साथ टकराव की संख्या में वृद्धि हुई है, प्लाज्मा घनत्व बढ़ जाता है, इस प्रकार मैग्नेट्रोन स्पटरिंग दर बहुत होती है सुधार हुआ है, और कम स्पंदनिंग वोल्टेज और वायु दबाव के तहत काम कर सकते हैं, झिल्ली प्रदूषण की प्रवृत्ति को कम कर सकते हैं; इसी समय, सब्सट्रेट सतह पर परमाणु ऊर्जा की घटना बढ़ जाती है, इसलिए फिल्म की गुणवत्ता को काफी हद तक मैं mproved किया जा सकता है । बार-बार टकराव के कारण ऊर्जा खो चुके इलेक्ट्रॉनों एनोड तक पहुंच जाते हैं और कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन बन जाते हैं ताकि सब्सट्रेट ज़्यादा गरम न हो। इसलिए, मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग में "उच्च गति" और "कम तापमान" के फायदे हैं। मैग्नेट्रोन स्पटरिंग कोटिंग का नुकसान यह है कि यह इन्सुलेटर फिल्म तैयार नहीं कर सकता है, और मैग्नेट्रॉन इलेक्ट्रोड में उपयोग किए गए असमान चुंबकीय क्षेत्र लक्ष्य के महत्वपूर्ण असमान नक़्क़ाशी का कारण होगा। सामग्री, जिसके परिणामस्वरूप लक्ष्य सामग्री की कम उपयोग दर है, जो आम तौर पर केवल 20% ~ 30% है। मैग्नेट्रोन स्पटरिंग लक्ष्य का उपयोग दर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग स्रोत की इंजीनियरिंग डिजाइन और उत्पादन प्रक्रिया लागत लेखांकन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। ऑर्डर के लिए लक्ष्य सामग्रियों के उपयोग की दर में सुधार करने के लिए, गतिशील लक्ष्यों के विभिन्न रूपों का अध्ययन किया गया था, जिनमें से घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बेलनाकार लक्ष्य मुख्य लक्ष्य था और व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया गया था, और इस तरह के लक्ष्य सामग्री की उपयोगिता दर 70% थी । कोमोन मैग्नेट्रोन स्पटरिंग लक्ष्य को ज्यामितीय आकार से तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: आयताकार विमान लक्ष्य, गोलाकार विमान टा लक्ष्य और बेलनाकार लक्ष्य।

2. जटिल गुहाओं के साथ वर्कपीस की सतह पर स्पटरिंग कोटिंग की वर्दी नियंत्रण

2.1 मौजूदा तकनीकी समस्याएं

(1) कैथोड लक्ष्य प्लेनर स्पटरिंग है, जो असमान चुंबकीय क्षेत्र घटकों के कारण स्थानीय मजबूत स्पटरिंग के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप लक्ष्य और अवतल कटाव रिंग का असमान उपभोग होता है। (2) वर्कपीस की सतह को फिल्म की कई परतों के साथ जमा और लेपित किया जाता है, और नीचे की परत और फिल्म की परत के बीच संबंध मजबूत नहीं होता है। इसी समय, विभिन्न घटकों के स्पार्किंग घटना और फिल्म परत के विरोधी-स्पटरिंग प्रभाव होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप फिल्म परत और लक्ष्य की संरचना में बहुत अंतर होता है।

2.2 तकनीकी विश्लेषण और वैज्ञानिक गर्भाधान

(1) कई किनारों और कोणों और कई गुहाओं के साथ वर्कपीस की सतह को फिल्म की कई परतों के साथ जमा और लेपित किया जाता है। यह घूर्णन स्तंभ मैग्नेट्रोन स्पटरिंग लक्ष्य को अपनाने की योजना है, और कोटिंग मशीन के विभिन्न पदों में कई लक्ष्य और सामग्री स्थापित की जाती हैं। दिशात्मक कोटिंग की आवश्यकता को प्राप्त करने के लिए लक्ष्य स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। (2) कई मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग लक्ष्य और सहायक चुंबकीय क्षेत्र असंतुलित मैग्नेट्रोन स्पटरिंग कैथोड लक्ष्यों की संरचना में सुधार करने के लिए सेट किए गए थे, वैक्यूम कोटिंग चैम्बर में प्लाज्मा घनत्व में सुधार, और आगे बयान और कोटिंग प्राप्त करने के लिए स्पैटरिंग वर्कपीस के पूर्वाग्रह प्रवाह में सुधार। (३) प्लेटर स्पैटरिंग कैथोड लक्ष्य का असमान चुंबकीय क्षेत्र घटक, लक्ष्य में अवतल कटाव वलय उत्पन्न करता है। यह सब्सट्रेट पर स्पटरिंग में जटिल वर्कपीस के आइसोट्रोपिक आंतरिक तनाव को प्राप्त करने और घने, निरंतर और एकसमान फिल्म को संयोजित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र वितरण को बदलने का इरादा है।

2.3 प्रयोगात्मक तरीके और तकनीकी मार्ग

2.3.1 प्रायोगिक सामग्री

प्रयोग में छह-स्टेशन मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग उपकरण का उपयोग किया गया था, जो मुख्य रूप से वैक्यूम अधिग्रहण प्रणाली, वैक्यूम डिटेक्शन, वैक्यूम फर्नेस, कैथोड मैग्नेट्रॉन, गैस इनपुट सिस्टम और बिजली की आपूर्ति से बना था। भौतिक वाष्प जमाव पीवीडी मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग प्रक्रिया का उपयोग किया गया था। कैथोड सामग्री: Ti, TiN, TiAlN, लेपित Ti, TiN, TiN, TiAlN मल्टीलेयर मल्टीलेयर फिल्म।

2.3.2 फिल्म परत की गुणवत्ता का पता लगाने (तालिका 1)

2.3.3 प्रयोगात्मक विधियाँ

वर्कपीस की जटिल सतह स्पटरिंग फिल्म को आयन स्पैटरिंग द्वारा तैयार किया गया था। जटिल वर्कपीस कोटिंग की तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए, निम्नलिखित प्रायोगिक अनुसंधान किया गया था।

(1) कैथोड लक्ष्य प्लेनर स्पटरिंग है, और असमान चुंबकीय क्षेत्र घटकों के कारण स्थानीय मजबूत स्पटरिंग असमान लक्ष्य सामग्री की खपत की ओर जाता है। चुंबकीय क्षेत्र के आकार और वितरण में सुधार करके, कैथोड के अंदर चुंबक को स्थानांतरित करना, ढाल और अन्य उपायों को स्थापित करना, यह महसूस किया जाता है कि सब्सट्रेट पर कई किनारों और कोणों और कई गुहाओं के साथ वर्कपीस की फिल्म कोटिंग उत्पन्न हो सकती है आइसोट्रोपिक आंतरिक तनाव, और फिल्म कॉम्पैक्ट, निरंतर और समान है। संतुलित स्पटरिंग लक्ष्य की संरचना मुख्य रूप से बाहरी चुंबकीय स्टील, केंद्रीय चुंबकीय स्टील और चुंबकीय ध्रुव के जूते से बनी है।

(2) लक्ष्य सामग्री और लक्ष्य की संरचनात्मक आवश्यकताओं को प्राप्त करने के लिए कई किनारों और कोणों और कई गुहाओं के साथ जटिल वर्कपीस की सतह कोटिंग पर स्पटरिंग की आवश्यकता के अनुसार रोटरी स्तंभ मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग लक्ष्य को अपनाया गया था। अलग-अलग वर्कपीस स्थितियों के अनुसार, चुंबकीय संरचना या स्पटर संरचना के साथ थूक वाले लक्ष्य का उपयोग किया गया था। जियोमैग्नेटिक बेलनाकार मैग्नेट्रोन लक्ष्य, टयूब ट्यूब की सतह के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र और ऊर्ध्वाधर लक्ष्य विद्युत क्षेत्र घटक का उपयोग होता है, टयूब ट्यूब की सतह ऑर्थोगोनल इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड में ट्यूब की सतह पर, डिपोजिशन चैंबर के केंद्र में लक्ष्य की स्थापना, लगभग 360 ° दिशा स्पिन कोटिंग; बेलनाकार मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग लक्ष्य कोटिंग कक्ष के किनारे पर रखा गया है। दिशात्मक कोटिंग की आवश्यकता को पूरा करने के लिए कोटिंग प्रक्रिया के दौरान लक्ष्य ट्यूब लगातार घूमता रहता है।

(3) अलग-अलग घटकों की चयनात्मक स्पटरिंग घटना, फिल्म की एंटी-स्पटरिंग दर और आसंजन अलग-अलग होते हैं, जिससे फिल्म और लक्ष्य घटकों के बीच बहुत अंतर होगा। उचित प्रक्रिया स्थितियों का चयन फिल्म पर विरोधी स्पटरिंग प्रभाव को कम करेगा।

(4) कई मैग्नेट्रॉन स्पैटरिंग लक्ष्य का उपयोग करते हुए, और कोटिंग रूम में सहायक चुंबकीय क्षेत्र की स्थापना एक बंद चुंबकीय क्षेत्र का गठन करती है, जब तक कि लक्ष्य के सामने चुंबकीय क्षेत्र वितरण नहीं होता है, लक्ष्य के बीच लक्ष्य और सहायक चुंबकीय क्षेत्र प्रभाव सेट करके, एक दूसरे को क्रॉसलिंकिंग प्रभाव बनाते हैं, प्लाज्मा घनत्व में वृद्धि करते हैं, कलाकृतियों को बहाव करते हैं, ताकि जमा कोटिंग के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए वर्कपीस के अधिक किनारों और गुहा हो। अंजीर। 1 चार गैर-संतुलन मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग लक्ष्य और सहायक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा गठित बंद चुंबकीय क्षेत्र का एक योजनाबद्ध आरेख दिखाता है।

2.4 प्रयोगात्मक परिणाम और चर्चा

दिसंबर 2012 से फरवरी 2013 तक, छोटे स्टैम्पिंग डाई वर्कपीस और कम्युनिकेशन डिवाइस की सतह पर क्रमशः स्पटरिंग कोटिंग टेस्ट किए गए। छोटे स्टैम्पिंग डाई वर्कपीस टेस्ट परिणामों के टीएनएन नमूने: फिल्म की उपस्थिति अच्छी है, कोई दरार नहीं है; फिल्म की मोटाई 1 मी के बीच है। ~ 5 मीटर; फिल्म एकरूपता 5% से कम थी; छोटे छेद दर; 2000 HV तक की फिल्म कठोरता; उच्च संबंध शक्ति; मजबूत आसंजन, इंजेक्शन परत का कोई छीलने; उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी प्रतिरोध और घर्षण प्रतिरोध; Isotropic अच्छा;) सामग्री कण आयनीकरण दर particle५% ~ ९ ५% है ।ilm बयान दर नियंत्रणीय है (२.० ~ २०००) एनएम / एस; फिल्म बनाने की गति (२ ~ १३) m / h। परीक्षण में सभी सूचकांक डिजाइन आवश्यकताओं तक पहुंच गए, और संचार उपकरणों की सतह पर समग्र फिल्म के परिणाम भी अपेक्षित प्रभाव पर पहुंच गए। कई किनारों और कोणों और कई गुहाओं के साथ वर्कपीस की सतह पर मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग कोटिंग के समान नियंत्रण उपायों का अध्ययन करना संभव है।

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