Estudio sobre la uniformidad de TiN depositada en una placa de acero inoxidable mediante placas de iones de arco múltiple

- Apr 28, 2019-

Estudio sobre la uniformidad del TiN depositado en una placa de acero inoxidable mediante placas de iones de arco múltiple.

 

El revestimiento iónico de múltiples arcos es un proceso de recubrimiento desarrollado para una buena difracción, que se puede usar para preparar películas metálicas, películas de aleación, películas compuestas y películas de estructura multicapa. Debido a su alta tasa de ionización de metales y alta energía de iones, esta tecnología puede mejorar la uniformidad y adhesión del recubrimiento, y se ha convertido en la mejor tecnología para la deposición de películas decorativas de TiN.

 

Deposición de placas de iones de arco múltiple TiN, cuya esencia se introduce en el proceso del proceso químico general de placas de iones de arco múltiple, que al mismo tiempo de evaporación de titanio puede reaccionar con el nitrógeno de titanio, con la evaporación de titanio mezclado en plasma, A baja temperatura se produjo una reacción bioquímica, se formaron sedimentos en los compuestos del sustrato.

 

Aunque el revestimiento iónico de múltiples arcos tiene una buena propiedad de difracción y se puede utilizar para todo tipo de decoraciones, no es fácil obtener un revestimiento de TiN uniforme en la gran área de sustrato de acero inoxidable para la decoración arquitectónica.

 

1. Proponer problemas.

Para obtener una uniformidad satisfactoria, se requiere que el ancho transversal del objetivo sea mayor que el ancho del sustrato, y el objetivo es un todo continuo en la dirección del ancho del sustrato. Y muchos equipos de iones de arco, cada arco es discontinuo en el espacio entre el arco y el arco tiene una cierta distancia, si una parte del equipo de ajuste de hardware no es correcta, o los parámetros de proceso de selección incorrectos del software del equipo, es posible hacer que el sustrato en el opuesta a la parte del arco y una parte más grande de la diferencia de color entre el arco y el arco, el arco es opuesta a la parte profunda del color (o luz), entre el arco y la sección del arco de color superficial o profunda, la profundidad de las rayas curvas, comúnmente conocida como La "cebra", hace que el producto del declive decorativo, incluso se vuelva defectuoso.

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El problema de la uniformidad de las placas de acero inoxidable enchapadas en iones se analiza en este documento.

 

2. Factores influyentes del hardware.

2.1 La distancia entre arcos y sustratos.

La distancia entre el arco y el sustrato tiene una gran influencia en la uniformidad del recubrimiento de revestimiento iónico. La distancia de la base del arco es demasiado pequeña, el número de colisiones de partículas antes de alcanzar el sustrato es demasiado pequeño, el efecto de dispersión se debilita y la uniformidad del recubrimiento disminuye. La distancia de la base del arco es demasiado grande, no solo un desperdicio de espacio, aumenta el tiempo de escape innecesario, sino que también hace que las partículas alcancen el sustrato cuando la energía es demasiado pequeña, la firmeza del revestimiento y la disminución. Los resultados teóricos y experimentales muestran que la uniformidad deseada del grosor de la película se puede lograr cuando la distancia de la base del arco es superior a 200 mm.

2.2   intensidad del campo magnético

La fuerza del campo magnético y el recubrimiento se relacionan de manera uniforme, es bien sabido que el campo magnético en el sistema de fuente de arco puede mejorar el rendimiento de la fuente de arco eléctrico, hacer que el arco de plasma acelere el movimiento, aumente el número de electrones e iones de emisión de cátodo. Aumente la densidad de los haces y la direccionalidad, reduzca el contenido de micro goteo, pero la fuerza del campo magnético a moderada, demasiado puede hacer que la concentración de partículas, la uniformidad del recubrimiento disminuya; Demasiado débil y fácil de causar la extinción del arco, no puede alcanzar el papel de arco estable.

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Los experimentos muestran que el componente horizontal máximo del material de origen en la superficie de la intensidad del campo magnético en los 20 ~ 35 gs es el mejor, antes de usar todo el material de la fuente de arco en la superficie de la intensidad del campo magnético necesaria para usar el ajuste unificado del medidor de gauss. como fuente de consumo de material, la fuente de superficie del material debido a la distancia desde el imán es más pequeña y aumenta la intensidad del campo magnético, por lo que es necesario ajustarla periódicamente de acuerdo con la fuente de consumo de material en la superficie del campo magnético Intensidad, la morfología superficial de los defectos de la fuente seria de material a reprocesar.

3. Factores que influyen en el software.

3.1 presión de gas

En el proceso de recubrimiento iónico, la presión del gas tiene una gran influencia en la uniformidad del recubrimiento. En términos generales, cuanto más alta es la presión del gas, mejor es la difracción de iones y mejor es la uniformidad del recubrimiento. Sin embargo, la presión excesiva también reducirá la energía transportada por las partículas cuando alcanzan el sustrato y afectarán la fuerza de adhesión del recubrimiento. Los experimentos muestran que la presión parcial óptima de nitrógeno es 3.0 * 10-1 ~ 1Pa para la deposición de TiN en una gran área de sustrato de acero inoxidable por recubrimiento iónico.

3.2 sesgo de sustrato

Al establecer un sesgo negativo del sustrato puede mejorar la velocidad de las partículas incidentes, el sustrato para obtener mayor energía, lo que aumenta la fuerza de adhesión entre el recubrimiento y el sustrato, pero un sesgo excesivo haría que las partículas se dispersen hacia el sustrato, la uniformidad del recubrimiento, es mejor la deposición iónica de la película TiN sesgo entre 50 ~ 100 v.

3.3 La magnitud de la corriente de arco.

La corriente de arco refleja la velocidad de evaporación de la película. Los experimentos muestran que cuando la corriente de arco aumenta cuando la uniformidad del recubrimiento disminuye, esto se debe a la dispersión de la deposición de partículas en el sustrato, y la deposición en el revestimiento debido a la mayor incidencia de la fuente del arco, sin embargo, al mejorar la eficiencia de producción, esperamos la corriente de arco, mejor, esto requiere que hagamos la elección de compromiso, además del área de material de origen de diferentes dispositivos, la elección de los parámetros será diferente, para la fuente de un diámetro de arco de 65 mm, la corriente de arco debería estar entre 50 ~ 100 a.

3.4 temperatura del sustrato

La temperatura del sustrato sobre el efecto de la uniformidad del recubrimiento de revestimiento iónico, principal es eliminar la humedad interior del vacío y mejorar la adherencia del recubrimiento, se solicita un revestimiento de cebra por un motivo muy importante, especialmente para las capas con equipos de cámara de vacío refrigerados por agua, La humedad del aire en el verano es mayor, la presión en el vacío congela el agua de condensación de la pared interior fácilmente, esta es la causa principal del agua, además, después de limpiar el sustrato, el secado incompleto también traerá humedad a la cámara de vacío, el agua calentada al vapor, en el por un lado, fácil de provocar la descarga de sustrato en el cuerpo de la cámara de vacío, la superficie del sustrato de Burns (por otro lado, bajo la acción del arco eléctrico, descomponer el oxígeno, el nitrógeno y el oxígeno reaccionan con el titanio más rápido, inevitablemente causará el cambio de La composición del revestimiento, lo que resulta en un color de revestimiento desigual, la temperatura del sustrato debe estar entre 120 ~ 200 , ya que la temperatura es demasiado alta y puede causar di Las dificultades para cargar y descargar el sustrato reducen la eficiencia de producción. Por otra parte, cuando el daño al vacío cierra la cámara de vacío del agua de refrigeración y mantiene la temperatura interior, el vacío en gran medida puede mejorar este estado.

4, notas al final

Con el fin de obtener una buena adherencia del revestimiento de revestimiento iónico buena N, el dispositivo de ajuste de la parte de hardware y los parámetros de proceso alternativos del software del equipo es muy importante, para diferentes estructuras del equipo, se deben tener en cuenta varios factores de manera integral, una regulación unificada de varios parámetros de proceso, encuentre las correspondientes a las condiciones óptimas de proceso del equipo específico.


Además, la pieza de trabajo antes del revestimiento de limpieza y la pureza del gas de reacción en la uniformidad del recubrimiento también tiene un mayor impacto, ya que estos dos aspectos generalmente pueden causar suficiente atención y obtener un buen efecto de limpieza (utilizando equipos de limpieza por ultrasonidos) y el nitrógeno de alta pureza es relativamente Fácil, por lo que no está en el alcance de este documento.


Al final, los colegas comentan los parámetros típicos del proceso de recubrimiento de TiN depositado en una placa de acero inoxidable de 3000 mm x 1000 mm mediante equipos de placas de iones de arco múltiple con un diámetro de 1500 mm y una longitud de 3500 mm y 24 fuentes de arco.

 

IKS PVD , sistema de revestimiento de pulverización catódica Megnetron Multi Arc ion, contacte a: iks.pvd@foxmail.com

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