UA90122U - Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання - Google Patents
Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання Download PDFInfo
- Publication number
- UA90122U UA90122U UAU201315146U UAU201315146U UA90122U UA 90122 U UA90122 U UA 90122U UA U201315146 U UAU201315146 U UA U201315146U UA U201315146 U UAU201315146 U UA U201315146U UA 90122 U UA90122 U UA 90122U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- cathode
- additional energy
- target
- atoms
- sputtering
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract description 7
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000013076 target substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000614028 Vespa velutina Phospholipase A1 verutoxin-1 Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання включає застосування у робочій камері катода, анода, магнітної системи з охолодженням, розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами газів або їх сумішшю при наданні катоду-мішені додаткової енергії у розрахунок на атом речовини згідно з формулою (0,1-1,1) k Т, де Т- температура плавлення речовини мішені, K; k=8,625⋅10еВ/ат⋅K, при розпиленні матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю. Катоду-мішені додають додаткову енергію за рахунок утворення тріщин в матеріалі катода або застосуванням композитних катодів з нещільно прилягаючими елементами, або локальним зменшенням перерізу проходження заряду.
Description
Корисна модель належить до плазмової техніки й призначена для вакуумного іонно- плазмового нанесення тонких плівок металів, їхніх сполук і керамік на тверду поверхню.
Відомий спосіб отримання функціональних плівок в магнетронній системі, що розпилює із плоским катодом-мішенню |К. УМаза, 5. Науакажа. Напароок ої зрицег дерозйоп їесппоіоду /
БА: "Моуез Рибіїсайопве", 1992. с. 44)ї), що включає розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами газів та їх сумішей, охолодження магнітної системи.
Недоліком відомого способу є недостатня кількість факторів керування магнітним і температурним полями в області робочої зони магнетрону. Недоліком є також нерівномірність використання катодів-мішеней. Наступним недоліком такої схеми магнетрона є обмеження кількості хімічних речовин для використання як катода-мішені внаслідок високих значень кількості роботи (енергії), витраченої на розпилення їхніх атомів.
Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється, є спосіб іонно- плазмового напилювання (варіанти) й пристрій для його здійснення (варіанти) (Патент України
Мо 83263 С2 МПК (2006) С230 14/22, С23С 14/35, С23С 14/34, С23С 14/48 заяв. Мо а200605704 от 24.05.2006, опубл. 25.06. 2008, Бюл. Мо 12, 2008 р.|. Спосіб іонно-плазмового напилювання для одержання плівок зносостійких і функціональних матеріалів, який включає застосування у робочій камері катода, анода, магнітної системи з охолодженням, розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами газів або їх сумішшю, який відрізняється тим, що катоду-мішені додають додаткову енергію у розрахунок на атом речовини згідно з формулою (0,1-1,1) К Тая, де Тлл - температура плавлення речовини мішені, К; К-8,625-105 еВ/ат.К, а розпилення матеріалу катода здійснюють за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю.
При цьому додавання енергії катода-мішені здійснюють до критичних температур фазових, структурних, магнітних й інших перетворень у матеріалі катода-мішені, з забезпеченням необхідного "стрибка" електроопору й енергії самодифузії в матеріалах.
Спосіб іонно-плазмового напилювання для одержання плівок зносостійких і функціональних матеріалів, який включає застосування у робочій камері катода, анода, магнітної системи з охолодженням, розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю, який відрізняється тим,
Зо що катоду-мішені імпульсно додають додаткову енергію у розрахунку на атом речовини з параметрами, що змінюються в інтервалах: частота від 5 до 50 Гц; енергія - від Е--Е2-0,001 до 0,3 еВ/ат, де Ен і Є» - відповідно найвища та найнижча енергії у розрахунок на атом речовини, що додаються катоду-мішені а розпилення матеріалу катода здійснюють за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю.
При цьому додавання енергії катода-мішені здійснюють до критичних температур фазових, структурних, магнітних й інших перетворень у матеріалі катода-мішені для наступної пульсації.
Спосіб іонно-плазмового напилювання для одержання плівок зносостійких і функціональних матеріалів, який відрізняється тим, що матеріал катода-мішені попередньо піддають одній або декільком у комплексі таких обробок: гартують, деформують, наклепують або здійснюють абразивну обробку зі збільшенням кількості поверхневих дефектів.
Вище наведені способи не дозволяють додавати додаткову енергію катоду у найшвидший та ефективний спосіб.
В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення ефективності розпилювання при сполученні переваг іонно-плазмового й магнетронного способів напилювання, тобто забезпечення можливості осадження плівок із плазми, утвореної іонами матеріалу катода або молекулами й іонами додатково введеного газу або сполученням перерахованих способів, а також застосування як матеріалів катода-мішені речовин та сполук, які не піддаються розпиленню у звичайних способах та установках іонно-плазмового напилювання.
Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованому способі надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання, який включає застосування у робочої камері катода, анода, магнітної системи з охолодженням, розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами газів або їх сумішшю при наданні катоду-мішені додаткової енергії у розрахунок на атом речовини згідно з формулою (0,1-1,1) К Тл, де Тапл - температури плавлення речовини мішені, К; К-8,625-105 еВ/ат-К, при розпиленні матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю, що згідно з корисною моделлю катоду мішені додають додаткову енергію за рахунок або утворення тріщин в матеріалі катода, або застосуванням композитних катодів з нещільно прилягаючими елементами або локальним зменшенням перерізу (516) проходження заряду.
Приклад використання способу надання додаткової енергії катоду в процесі іонно- плазмового напилювання.
Зразки підкладок напилювали титаном та інтерметалідам Ті-АЇ при робочій напрузі магнетрону порядку 1000 В. Діаметр мішені ЗО мм. Значення питомої потужності становили порядку 40 Вт/см7, при робочому тиску 2 Па. Корисна потужність магнетрона (Р) дорівнювала 300 Вт. Матеріал катода - титан марки ВТ-1 з концентрацією водню 0,001 95 ат, алюміній марки
АМуц. Як робочий газ використовували аргон високої чистоти. Результати випробувань представлені в таблиці. Температура катода-мішені вимірювалася за допомогою термопари та за формулою ТК-8,625-105(14-273) може бути переведена в енергію у розрахунок на атом речовини, еВ/ат.
Таблиця
Температура Швидкість осадження, ж отипуракатоду отдашенис| вмс аналогом осо фе ентння жо тріщинами
Композитний титановий катод з 2 нещільним приляганням 1000 150 елементів ше и
З сте 50 осадження лише прилягаючими елементами АЇ і Ті й алюмінію прилягаючими елементами інтерметаліду ТІ-АЇ, 150
З таблиці видно, що підвищення температури катода-мішені, зокрема при використанні композитного катода з нещільним приляганням елементів (або локальним зменшенням перерізу проходження заряду) збільшує швидкість розпилення і осадження матеріалу катода навіть у порівнянні з звичайним рівномірним підігрівом катоду.
Використання запропонованого способу дозволяє більш ефективно регулювати температуру мішені й одночасно уникати перегріву магнітної системи, розширити область використання катодів, що важко розпилюються за рахунок збільшення електропровідності керамік. Наявність додаткової енергії катода-мішені дозволяє підвищити ефективність процесу розпилення й регулювати напруженість магнітного поля в локальній області, при цьому сполучаючи переваги іонно-плазмового й магнетронного способу напилювання плівок.
Відомо, що електропровідність й, як наслідок, робота виходу іонів для напівпровідників і діелектриків залежить від температури. Теплота сублімації металевих кристалів залежить від енергії активації самодифузії. В разі наявності на катоді різнорідних за формою (площиною прилягання до джерела заряду), хімічним та структурним складом елементів, їх заряд не буде однаковим та з часом виникає пробій (виникнення дуги) між елементами композитних катодів, або у внутрішньому просторі тріщин катода, як наслідок зростає його температура та ефективний коефіцієнт дифузії у деяких речовинах може на чотири порядки перевищувати
Зо "нормальний", при цьому пропорційно зростає ефективність розпилювання матеріалу катода або катода-мішені. Іншим варіантом дії технічного рішення є підвищення температури катода за рахунок зменшення ефективного перерізу проходження заряду між елементами катода.
Наприклад, розпилення титанового сплаву з вмістом титану 99,999 95 (ат), при наявності тріщин в матеріалі катода, збільшує швидкість осадження більш ніж в тридцять разів, порівняно із температурою розпилення 50 "С.
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання, що включає40 застосування у робочій камері катода, анода, магнітної системи з охолодженням, розпилення матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами газів або їх сумішшю при наданні катоду-мішені додаткової енергії у розрахунок на атом речовини згідно з формулою (0,1-1,1) К Тлл, де Тлл - температура плавлення речовини мішені, К; К-8,625-.105 еВ/ат.К, при розпиленні матеріалу катода за рахунок бомбардування його атомами, що належать матеріалу катода, або іншими атомами газів та їх сумішшю, який відрізняється тим, що катоду-мішені додають додаткову енергію за рахунок утворення тріщин в матеріалі катода або застосуванням композитних катодів З нещільно прилягаючими елементами, або локальним зменшенням перерізу проходження заряду.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201315146U UA90122U (uk) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201315146U UA90122U (uk) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA90122U true UA90122U (uk) | 2014-05-12 |
Family
ID=52281481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201315146U UA90122U (uk) | 2013-12-24 | 2013-12-24 | Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA90122U (uk) |
-
2013
- 2013-12-24 UA UAU201315146U patent/UA90122U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oks et al. | Ceramic coating deposition by electron beam evaporation | |
| CN103805996B (zh) | 一种金属材料表面先镀膜再渗氮的复合处理方法 | |
| RU2489514C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА СИСТЕМЫ Ti-Al | |
| Burdovitsin et al. | Electron beam nitriding of titanium in medium vacuum | |
| Hu et al. | Enhancement of discharge and deposition rate by imposed pulse current during the cathodic arc deposition of ta-C films | |
| CN101158022A (zh) | 奥氏体不锈钢电子束辅助等离子体表面改性方法及设备 | |
| RU2660502C1 (ru) | Способ нанесения покрытия на поверхность стального изделия | |
| US20200123645A1 (en) | Plasma Process and Reactor for the Thermochemical Treatment of the Surface of Metallic Pieces | |
| RU2361013C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия | |
| RU2599073C1 (ru) | Способ ионно-плазменного нанесения многослойного покрытия на изделия из алюминиевых сплавов | |
| Tian et al. | Hybrid processes based on plasma immersion ion implantation: a brief review | |
| RU2012100186A (ru) | Способ нанесения на металлические детали комплексного защитного покрытия против воздействия водорода | |
| JP6896691B2 (ja) | 低温アーク放電イオンめっきコーティング | |
| UA90122U (uk) | Спосіб надання додаткової енергії катоду в процесі іонно-плазмового напилювання | |
| CN104109830B (zh) | 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
| CN101386976A (zh) | 一种在镁合金表面磁控溅射TiN薄膜的工艺 | |
| RU2633867C1 (ru) | Способ низкотемпературного ионного азотирования титановых сплавов | |
| Li et al. | Effect of electron beam irradiation on structure and properties of SiCN thin films prepared by plasma assisted radio frequency magnetron sputtering | |
| Borisov et al. | Effective processes for arc-plasma treatment in large vacuum chambers of technological facilities | |
| CN101864559B (zh) | 一种栅网磁控溅射蒸铪的方法 | |
| RU2677043C1 (ru) | Способ получения износостойкого покрытия на основе интерметаллида системы Ti-Al | |
| Li et al. | Carburising of steel AISI 1010 by using a cathode arc plasma process | |
| KR20110117528A (ko) | 알루미늄 박막 코팅 방법 | |
| RU2611251C2 (ru) | Способ азотирования в плазме повышенной плотности | |
| CN108251810A (zh) | 一种耐腐蚀烧结钕铁硼磁体的制备方法 |