Vakuum arqon Ionining qoplamasi asosida TiCN qoplamasi

TiCN qoplamalarining tayyorlash usullari

1985 yildan boshlab, Knotke TiCN qoplama texnologiyasi bo'yicha birinchi tadqiqotni nashr etganidan so'ng, Odamlar mukammal yuqori haroratli oksidlanish qarshiligiga va yaxshi dastur samaradorligiga katta qiziqish bildirdilar va shu paytgacha turli jismoniy vapordeposition texnologiyasini ishlab chiqdi. Bugungi kunda magnetronli porloq ion qoplama usuli bo'lgan, TiCN qoplamasini tayyorlashning uchta usuli mavjud: radiometrik chayqalish usuli va multi-arc ion qoplamali usuli, bu erda magnetronli yoriqli ion qoplama usuli va ko'pqotli ion qoplama usuli eng keng tarqalgan ishlatilgan va arzon.

Magnetronli yoriqli ion qoplamasi.

Magnetronli ayirish texnologiyasi 1970 yillarning boshlarida ishlab chiqilgan bo'lib, texnologiya va tadqiqotlar chuqurlashishi sifatida elektr, optik kino va energetika industriyasida, mexanik sanoat va boshqa sohalarda keng qo'llanilgan va TiCN kino usullari. Yopish jarayonida Ti-ionlari Ti-ni bombalash uchun Ar gazli yorug'lik oqimi bilan hosil qilingan Ar ionlari yordamida va elektrostatik tezlashtirish ish qismiga uchib va ​​shunday qilib biriktiruvchi kino yordamida ishlab chiqariladi. Ushbu uslub yuqori cho'kish tezligiga ega, bir xillikdagi kino qalinligi va ion qoplamasi qoplama va substrat interfeysining birlashtiruvchi qobiliyatini yaxshilashi va kino organizmini zichlashi mumkin. Shu bilan birga, ifloslanishga moyil bo'lgan maqsadlar va qoplama jarayonidagi past qatlam darajasi uning asosiy kuchsizligidir. Uglerod va azot kislorodli qisman bosim ko'tarilganda, cho'kish tezligi susayadi.

Ko'p dukkakli ion qoplamasi.

Ko'p dvigli ion qoplamalar Sovetlar tomonidan 1980-yillarning boshlarida ishlab chiqilgan yaxshilangan ion qoplamali usulga tegishli. Asosiy printsip metall nishon manbaini katot sifatida qabul qilib, anod qobig'i orasidagi zir ham chiqadi va maqsad bug'lanish va ionlashtiriladi, plazma kosmosini hosil qiladi, keyin esa ish qismiga qoplamani joylashtiradi. Boshqa membran texnologiyalari bilan taqqoslaganda, katod plazmani to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqaradi va katod maqsadini o'zboshimchalik bilan ajratish mumkin, bu esa namunaviy birikmani juda osonlashtiradi. Bundan tashqari, multi-arc voqea zarrachalari energiyasi juda yuqori, ionlash darajasi 60% ~ 80% gacha yetishi mumkin, membrananing zichligi yuqori, kuch va chidamlilik yaxshi, kino va matritsaning interfeysi atomning diffuziyasini va kino adhezyoni yaxshi.

Vakuum kamon ion qoplama texnikasi plazma elektromagnit maydonini filtrlash uchun ishlatadi, bu katta zarrachalarni samarali kamaytiradi yoki yo'q qiladi. An'anaviy yoysimon qoplamali qoplama bilan solishtirilganda, arc-filtrli ark qoplamasi makro-zarrachalar bir xil, bir xil, zich tuzilishga ega emas va optikani, mikroelektronik plyonka talablarini qondira oladi. Filtrlangan arqon manbaiga ba'zi kamchiliklar ham kiradi, ya'ni nur diametri kichik, odatda 200nmdan kam va juda arkadagi manbalar majmuasini yaratish qiyin bo'lib, katta hajmli massani ishlab chiqarishga erishilmaydi va uzatish rentabellik yuqori emas, bent tuzilishining maksimal uzatish samaradorligi qariyb 30%, faqatgina 2% dan 3% gacha bo'lgan ion oqimi.

Gaz oqimining qoplama tuzilishiga ta'siri

N ₂ qisman bosimining o'zgarishi (oqim) o'zgaruvchan azot ionining zichligi va energiya o'zgarishiga olib keladi, bu metall atom bilan birlashib, afzal yo'nalish o'zgarishiga olib keladi, bu esa qoplama ishiga ta'sir qiladi. Tadqiqotchilarga ko'ra, azot oqimining 6scm dan kam bo'lgan holatidadir (111), azot oqimi 6scm dan kattaroq bo'lsa, (111) yig'ilish zichligi pasayadi va (200) azot oqimi past bosim ostida 0.8Pa va Ar oqimi 20scm bo'lgan umumiy bosim sharoitida Fcc-TiCN strukturasida (111) tekislik sirtining energiyasi past bo'lgan holda, past azotli oqim atomlari ostida (111) samolyotga ko'chib o'tadi, azot oqimining oshishi bilan atom migratsiyasi kamayadi, ammo yuqori sirt energiyasi bilan (200) kristalli sirt yuqori zichlikdagi zichlikka ega va past energetik grid nuqtalaridan uzoqlashishi masofa qisqa bo'lib, kristallning (200) kristal yuzasi bo'ylab imtiyozli o'sishiga foyda keltiradi. Natijada, azot oqimi 1 ssm bo'lganida, namunalar amorf tuzilishga ega bo'lib, azot oqimi 2 ssm dan ortiq bo'lsa, filmda ustunli tuzilish mavjud, mavjud bo'lgan don sathida, azot oqimi 6scm ga oshganda, kino zichroq bo'ladi va asosan azot oqimining oshishi hisobiga izotrop va mikroorganizmlarning mikroyapısına afzallik beriladi, atom migratsiyasi darajasi kamayadi, membrananing sirti mahalliy kimyoviy salohiyatda o'zgaradi. Tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, azot oqimi ortib boradi, filmga to'plangan donalar kam bo'ladi, sirt zich va silliq bo'ladi, po'stlog'i esa sekin-asta kamayib boradi.

Tadqiqotchilar TiCNni tayyorlashda foydalanadigan uglerod manbai asosan C2H2 yoki CH ₄ gazidir, chunki TiN va TiC NaCl tipli yuz markazli kub strukturasi bo'lib, N atomining radiusi va C atomlari juda yaqin, N 0.071nm, C 0.077nm, ikkitasi bitta-fazali material TiC (N) yoki TiN (C) hosil qilish uchun o'zaro almashinish bo'lishi mumkin. Ayrim hollarda, ikki fazali tuzilma paydo bo'lishi mumkin. XRD diapazonli spektrida ularning tepalari juda yaqin va hatto ba'zi bir ketma-ketliklar bo'lib, fazalarni tahlil qilish murakkabligi bilan ajralib turadi, shuning uchun u odatda TiCxN1-x deb yoziladi.

TiCN qoplama ishlarining ta'sir etuvchi omillari

Harorat

TiCN qoplamasining sifati asosan kompozitsion, harorat va atmosfera kabi jarayon omillaridan ta'sirlanadi. Turli matritsa harorati qoplamaning tanasi, shakli, tuzilishi butunlay boshqacha bo'ladi. Cho'kma harorati juda yuqori va cho'kish nisbati juda tez bo'lib qoplangan kristall ko'rinishini qalin tarvaqaylab qo'yadi va bu qoplama sifatiga ta'sir qiladi; cho'kma harorati juda past, qoplama va matritsaning yopishqoqligini ta'sir qiladigan, gözenekli va yumshoq cho'kmalar hosil qilmoq. Shu sababli, haroratni tanlab olish yuqori sifatli qoplamani olish uchun zarur shartdir. McCormell va boshqalar TiCN qoplamasini PVD usuli bilan zanglamas po'latdan o'tkazib, uning temperaturasi 250 ℃ dan past bo'lganida uning qattiqligi, bog'lanish quvvati va ishqalanish koeffitsienti o'zgarmaydi. Namunalarga 450 ℃ issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng, TiCN qoplamali ishqalanish koeffitsienti 250 ℃ dan 0,2 ga va 250 ℃ darajasiga qadar 0,3 ga teng, ammo TiN ning ishqalanish koeffitsientidan ancha past bo'ladi, chunki TiCN qoplamasi C yog'uvchi rol o'ynaydi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, harorat 200 ° C atrofida ostida bo'lganda, TiCN qoplamasining ishqalanish koeffitsienti va surtish tezligi harorat oshib boradi.

Pulsli tanqislik

Impulsli biasning mavjudligi tomchi kamaytirish va qoplama sifatini yaxshilash uchun juda muhim rol o'ynaydi. Ijobiy chastotalarni ishg'ol qiladigan salbiy xulosa katot maqsadiga yaqin titanium ionlarini pushti tezlashtiradi, plazma va tomchidan azot bilan to'qnashuv ehtimolini oshiradi va shu bilan birga titanium va azotning bog'lanish kuchini oshiradi. Vakuum bosimini saqlab turadigan bo'lsak, azot oqimi ortib borayotgan salbiy biosfera bilan ortadi, lekin filmdagi azot miqdori salbiy tanqisligi ortib boradi. Bu asosan Ti-Ti ulanish qobiliyati Ti-Nga qaraganda kuchliroqdir va salbiy tanqisligi ortib borishi bilan, azotdan kuchli titanning qayta pishirish qobiliyati. Bundan tashqari, plasma zarralarini ko'paytirish bilan energiya zarralarini filmning tashkiliy tuzilishiga ta'sir etuvchi matritsa o'zgarishiga moslashadi.

Ark toklari

Sanoat ishlab chiqarishni qo'llash nuqtai nazaridan qaraganda, quyosh oqimi kuchayib, unumdorlik va kino qatlami va aşınma qarshiligini oshirishi mumkin. Yomg'ir tokini oshirish, maqsadning umumiy harorati oshib borishi, mos keladigan tomchilarning o'sishi va tomchi hajmining ortishi degani.

Damlalar va tomchi hajmining oshishi muqarrar ravishda filmning korroziyaga chidamliligining pasayishiga, ayniqsa, katta diametrli tomchilarga olib keladi va filmning balandligi yo'nalishida ko'milgan 1/3 va pastdagi tartibsizlik kichik teshiklarga olib keladi. Kislotali, gidroksidi va hokazo kabi korroziy moddalar bilan duch kelganida bu teshiklar dastlab buzilgan va igna shaklidagi teshiklarni hosil qiladi, shuning uchun ularning mavjudligi qoplamaning korroziyaga chidamliligi kamaytirilishining asosiy sababidir. Shuning uchun amalda qo'llaniladigan arqon oqimi va tomchi tomchiligi o'rtasidagi ziddiyatni muvofiqlashtirish uchun maqsadning bug'lanish maydonini oshirish, maqsadning sovutish samarasini mustahkamlash yoki yangi ariq manbasini loyihalashtirish kabi ba'zi bir optimallashtirilgan usullardan foydalanish mumkin. tomchilarni ishlab chiqaradi.