TiCN dengimas, pagrįstas dulkių lanko jonų danga

TiCN dangos paruošimo metodai

Nuo 1985 m., Kai "Knotke" pirmą kartą paskelbė tyrimus dėl TiCN dengimo technologijos, žmonės išreiškė didelį susidomėjimą dėl puikios aukštos temperatūros atsparumo oksidavimui ir gero taikymo efektyvumo ir iki šiol sukūrė įvairią fizinę vapordeposition technologiją. Šiuo metu yra trys TiCN dangos paruošimo būdai, kurie yra magnetroninių dulkių jonų dengimo metodas, radijo dažnių purškimo metodas ir daugiasluoksnė jonų dengimo metodika, kurioje plačiai naudojamas magnetroninio dulkių jonų dengimo metodas ir daugiasluoksnė jonų danga naudojama ir nebrangi.

Magnetrono dulkių jonų danga.

Magnetrono purškimo technika buvo sukurta 1970-ųjų pradžioje, kaip gilinimas technologijų ir tyrimų, jis buvo plačiai naudojamas pramoninės srities elektros, optinių plėvelių ir energijos, mechaninės pramoninės ir tt, ir tapo vienu iš plačiausiai naudojamų TiCN preparatų filmo metodai. Dengimo procese Ti jonai generuojami, naudojant Ar arbatinius jonus, generuojamus Ar dujų spinduliavimo išlydžio, kad bombarduotų Ti tikslą, o elektrostatinis pagreitis nuskristi į gaminį ir taip nusodinti plėvelę. Šis metodas turi didelį nusėdimo greitį, vienodumo plėvelės storį ir jonų dengimas gali pagerinti dangos ir substrato sąsajos derinį ir padaryti filmo struktūrą tankią. Tuo pačiu metu pagrindinis silpnumas yra užterštumo siekiniai ir žemas nusodinimo laipsnis dengimo procese. Kai anglies ir azoto dalinis slėgis didėja, buvo nustatyta, kad nusėdimo greitis sulėtės.

Daugiasluoksnė jonų danga.

Daugiasluoksnė jonų danga priklauso nuo patobulinto jonų dengimo metodo, kurį 1989 m. Pradžioje iš pradžių sukūrė sovietai, pirmą kartą praktiškai įgyvendino JAV "Multi-Arc". Pagrindinis principas yra tai, kad metalinis taikinio šaltinis yra katodas, išsikrauna lanku tarp anodo apvalkalo ir tikslinio garinimo bei jonizacijos, formuojant kosmoso plazmą, o tada padengiant dangą ant detalės. Palyginti su kitomis membranos technologijomis, pranašumas yra tas, kad katodas tiesiogiai pagamina plazmą, o katodo taikinys gali būti savavališkai išdėstytas, o tai labai supaprastina bandinių šviestuvą. Be to, daugybe lankų atsitrenkiančių dalelių energija yra didelė, jonizacijos greitis gali siekti 60% ~ 80%, membranos tankis yra didelis, stiprumas ir ilgaamžiškumas yra geri, filmo ir matricos sąsaja yra lengva generuoti atominę difuziją ir plėvelės sukibimas yra geras.

Vakuuminė arko jonų danga naudojama plazminio elektromagnetinio lauko filtravimas, kuris gali efektyviai sumažinti ar pašalinti dideles daleles. Palyginti su įprastine arc jonų danga, lakštinio filtruoto lankinio danga makro dalelių nėra priemaišų, vienalytės, tankios struktūros ir gali patenkinti optikos, mikroelektronikos plėvelės reikalavimus. Taip pat yra tam tikrų trūkumų filtruotam lankinio šaltiniui, ty spindulių skersmuo yra mažas, paprastai mažesnis nei 200 nm, ir sudėtinga sudaryti daugiakrypčio šaltinio matricą, todėl didelės ploto masinė gamyba negali būti pasiekta, o perdavimo efektyvumas nėra didelis, lenkimo struktūros maksimalus perdavimo efektyvumas maždaug 30%, jonų srovė - tik 2% iki 3% lanko srovės.

Dujų srauto įtaka dangos struktūrai

N ₂ dalinio slėgio (srauto) pasikeitimas sukelia purškiamo azoto jonų tankio ir energijos pokyčius, kurie daro įtaką derinimui su metalo atomu, todėl pageidaujama orientacija į augimą orientuojasi, tai daro įtaką dangos veikimui. Reserachers nustatė, kad esant slėgiui 0.8Pa ir Ar srautui 20sccm, kai azoto srautas yra mažesnis kaip 6sccm, pageidaujama orientacija yra (111), kai azoto srautas yra didesnis nei 6sccm, (111) piko intensyvumas mažėja ir (200 ) smailės intensyvumas didėja, daugiausia dėl to, kad Fcc-TiCN struktūroje (111) plokščioji paviršiaus energija yra maža, o mažo azoto srauto atomai yra migracija į (111) plokštumą, padidėjus azoto srautui, atominės migracijos greitis mažėja, bet (200) kristalų paviršius su dideliu paviršiaus energija turi aukšto laipsnio tankį ir difuzijos atstumas toli nuo mažos energijos taško taškų yra trumpas, todėl kristalų lengvatinis augimas yra naudingas kristalo paviršiaus (200) atžvilgiu. Researchers nustatė, kad kai azoto srautas yra 1sccm, gaunami mėginiai yra amorfinė struktūra, kai azoto srautas yra didesnis nei 2sccm, plėvelėje yra stulpelio struktūra, esama grūdų ribos, kai azoto srautas padidėja iki 6sccm, plėvelė tampa tanki, ir atitinkamai tenkina izotropinių ir grūdų rafinavimo mikrostruktūrą, daugiausia dėl azoto srauto padidėjimo, sumažėja atominės migracijos greitis, membranos paviršius keičia vietos cheminį potencialą. Tyrėjai nustatė, kad didėjant azoto srautui, filme surinkti grūdai yra mažesni, paviršius tampa tankus ir lygus, želė palaipsniui mažėja iki pastovios.

Dabar tyrėjų "TiCN" paruošimo metu naudojamas anglies šaltinis yra C ₂ H ₂ arba CH ₄ dujos daugiausia dėl to, kad TiN ir TiC yra NaCl tipo veidrodyje suformuota kubinė struktūra, labai sparčiai yra N atomo ir C atomo spindulys, N yra 0,071 nm, C yra 0,077 nm, du gali būti tarpusavyje pakeičiami, kad sudarytų vieno fazės medžiagą TiC ​​(N) arba TiN (C). Esant tam tikroms sąlygoms, gali atsirasti dviejų etapų struktūra. XRD difrakcijos spektre jų smailės yra labai arti ir netgi tam tikros dalys sutampa, todėl fazės analizės sudėtingumas, taigi paprastai parašyta kaip TiCxN1-x.

TiCN dangos eksploatacinių savybių įtaka

Temperatūra

TiCN dangos kokybę daugiausia veikia proceso veiksniai, tokie kaip sudėtis, temperatūra ir atmosfera. Dėl skirtingos matricos temperatūros dangos grūdelių dydis, forma ir struktūra bus visiškai skirtingos. Perdozavimo temperatūra per didelė ir nusėdimo greitis pernelyg greitai pasidaro, kad dengtos kristalinės plėvelės storis šakotas, įtakojantis dangos kokybę; pernelyg žema nusėdimo temperatūra, ji linkusi susidaryti akytomis, laisvosiomis nuosėdomis, turinčiomis įtakos dangos ir matricos įtempimo stiprumui. Todėl pagrįstas temperatūros pasirinkimas yra būtina sąlyga, norint gauti aukštos kokybės dangą. "Mc.Cormell" ir kt., Dedami TiCN danga iš nerūdijančio plieno, naudojant PVD metodą, įskaitant tai, kad jo kietumas, sukibimo stipris ir trinties koeficientas nepasikeis, kai temperatūra yra žemesnė nei 250 ℃. Po 450 ℃ terminio apdorojimo pavyzdžių TiCN dangos trinties koeficientas yra 0,2 iki 250 ℃, o iki 0,3 esant 250 ℃, bet vis tiek mažesnis nei TiN trinties koeficientas, nes TiCN dangoje C vaidino tepalą. Tyrimai rodo, kad, kai temperatūra yra žemesnė nei 200 ° C, TiCN dangos trinties koeficientas ir nusidėvėjimo greitis didėja didėjant temperatūrai.

Impulsinis šališkumas

Impulsinio šališkumo egzistavimas atlieka labai svarbų vaidmenį mažinant lašelius ir pagerinant dangos kokybę. Neigiamas poslinkis, pritraukiantis teigiamo krūvio purškimo darbų dalį, gali pagaminti titano jonus prie katodo tikslinio, pagreitina sklidinimą, padidina susidūrimo su azotu galimybę plazmoje ir lašeliuose ir tuo pat metu padidina titano ir azoto klijavimą. Jei išlaikomas vakuumo slėgio pastovus slėgis, azoto srautas didėja didėjant neigiamam šališkumui, tačiau azoto kiekis plėvele mažėja, didėjant neigiamam šališkumui. Tai daugiausia Ti-Ti sukibimo sugebėjimas yra stipresnis nei Ti-N, o didėjant neigiamam šališkumui, titano stiprumas yra didesnis nei azoto. Be to, didėjant šališkumui, plazmos dalelės paverčia energijos daleles, nukritusios į matricos pakitimus, darančius poveikį filmo organizacinei struktūrai.

Arkos srovė

Atsižvelgiant į pramoninės gamybos taikymo perspektyvą, didėjanti lanko srovė gali pagerinti našumą, plėvelės kietumą ir atsparumą dilimui. Didėjanti lanko srovė reiškia, kad padidėja tikslinė temperatūra, atitinkami lašeliai padidėja ir padidėja lašelių dydis.

Didinant lašelių ir lašelių dydį, neišvengiamai sumažės plėvelės atsparumas korozijai, ypač didelio skersmens lašeliams, maždaug 1/3 filme sumirksta aukščio kryptimi ir netaisyklingos mažos skylės apačioje. Susidūrę su korozinėmis medžiagomis, tokiomis kaip rūgštis ir šarmai, ir tt, šios skylės pirmiausia sugadins ir formos adatų formos skylutes, todėl jų egzistavimas yra pagrindinė priežastis, dėl kurios dangos atsparumas korozijai mažėja. Todėl praktiniame pritaikyme, siekiant suderinti didėjančios lankinės srovės ir lašelių prieštaravimą, galima naudoti kai kuriuos optimizuotus būdus, tokius kaip padidinti tikslinio garavimo zoną, sustiprinti tikslinio aušinimo poveikį arba sukurti naują lankinį šaltinį, kuris gali slopinti lašelius.