Studie over de uniformiteit van TiN op roestvrijstalen platen afgezet door multi-boog Ionenplaten

Onderzoek naar de uniformiteit van TiN afgezet op roestvast stalen plaat door multi-arc ion plating

Multi-arc ion plating is een coatingproces ontwikkeld voor goede diffractie, dat kan worden gebruikt om metaalfilms, gelegeerde films, samengestelde films en meerlagige structuurfilms te maken. Door zijn hoge metaalionisatiesnelheid en hoge ionenergie kan deze technologie de coatinguniformiteit en -hechting verbeteren en is het de beste technologie geworden voor de depositie van TiN-decoratieve film.

Multi arc ion beplating depositie TiN, waarvan de essentie wordt geïntroduceerd in het proces van algemene multi-arc ion plating chemische proces, dat op hetzelfde moment van verdamping van titanium import kan reageren met titaniumstikstof, met de verdamping van titanium gemengd in plasma, onder lage temperatuur was biochemische reactie, sedimenten gevormd in de substraatverbindingen.

Hoewel multi-arc-ionenplaten goede diffractie-eigenschappen hebben en voor allerlei soorten decoraties kunnen worden gebruikt, is het niet eenvoudig om een uniforme TiN-coating op het grote oppervlak van roestvrij stalen substraat voor architecturale decoratie te verkrijgen.

1. Problemen voorstellen

Om een bevredigende uniformiteit te verkrijgen, moet de dwarsbreedte van het doel groter zijn dan de breedte van het substraat, en is het doelwit een ononderbroken geheel in de breedterichting van het substraat. En vele boog ionapparatuur elke boog is discontinu op de ruimte tussen de boog en boog heeft een bepaalde afstand, als onjuiste aanpassing hardware deel van de apparatuur, of onjuiste selectie procesparameters van de apparatuur software, is het mogelijk om het substraat in de tegenover het boogdeel en een groter deel van het kleurverschil tussen boog en boog, is boog tegenover het diepe deel van de kleur (of licht), tussen de boog en boogsectie kleur ondiep of diep, gebogen strepen diepte, algemeen bekend als de "zebra", maken het product van de decoratieve achteruitgang zelfs defect.

Het probleem van uniformiteit van ion-geplateerde roestvrij staalplaten wordt besproken in dit document

2. Beïnvloedende factoren van hardware

2.1 de afstand tussen bogen en substraten

De afstand tussen boog en substraat heeft grote invloed op de uniformiteit van de ion-plating coating. De boogbasisafstand is te klein, het aantal deeltjesbotsingen vóór het bereiken van het substraat is te klein, het verstrooiende effect wordt verzwakt en de coatinguniformiteit neemt af. De Arc-basisafstand is te groot, niet alleen ruimteverspilling, verhoogt de onnodige uitlaattijd, maar zorgt er ook voor dat de deeltjes het substraat bereiken wanneer de energie te klein is, waardoor stevigheid en afname worden bereikt. Theoretische en experimentele resultaten tonen aan dat de gewenste uniformiteit van de filmdikte kan worden bereikt wanneer de boogbasisafstand groter is dan 200 mm.

2.2   Magnetische veldsterkte

Magnetische veldsterkte en de coating gelijkmatige relatie nauw, het is bekend dat het magnetisch veld in het boogbronsysteem de prestaties van de elektrische boogbron kan verbeteren, de boogplasma versnelde beweging kan maken, het aantal kathode-emissie-elektronen en ionen kan verhogen , verhoging van de dichtheid van de balken en directionaliteit, vermindering van het gehalte aan micro-infuus, maar de sterkte van het magnetische veld te matigen, te veel kan deeltjes concentratie maken, de uniformiteit van de coating vallen; Te zwak en eenvoudig om boogdoof te veroorzaken, kan de rol van stabiele boog niet bereiken.

Experimenten tonen aan dat de maximale horizontale component van het bronmateriaal op het oppervlak van de magnetische veldsterkte in de 20 ~ 35 g de beste is, voordat alle boogbronmateriaal wordt gebruikt op het oppervlak van de magnetische veldsterkte die nodig is om de uniforme aanpassing van de gauss-meter te gebruiken, als de bron van materiaalverbruik, de bron van het materiaaloppervlak als gevolg van de afstand van de magneet kleiner en de magnetische veldsterkte vergroten, dus is het noodzakelijk om het periodiek aan te passen aan de bron van materiaalverbruik op het oppervlak van het magnetisch veld intensiteit, het oppervlak morfologische gebreken ernstige bron van materiaal op te werken.

3. Software beïnvloedende factoren

3.1 gasdruk

In het proces van ionenplatering heeft de gasdruk een grote invloed op de uniformiteit van de coating. Over het algemeen geldt dat hoe hoger de gasdruk is, hoe beter de ionendiffractie is en hoe beter de uniformiteit van de coating is. Overmatige druk zal echter ook de energie verminderen die wordt gedragen door deeltjes wanneer deze het substraat bereiken en de adhesiesterkte van de coating beïnvloeden. Experimenten tonen aan dat de optimale partiële stikstofdruk 3,0 * 10-1 ~ 1Pa is voor de depositie van TiN op een groot oppervlak van roestvrijstalen substraat door ionenplattering.

3,2 substraatbias

Bij het instellen van negatieve substraatvoorspanning kan de snelheid van de invallende deeltjes worden verbeterd, substraat voor het verkrijgen van grotere energie, waardoor de adhesiesterkte tussen coating en substraat wordt verhoogd, maar door overmatige voorspanning worden de deeltjes verstrooid naar het substraat, de uniformiteit van coating, ionenplating depositie van TiN film bias tussen 50 ~ 100 v is beter.

3.3 de grootte van de boogstroom

De boogstroom geeft de verdampingssnelheid van de film weer. Experimenten tonen aan dat wanneer de boogstroom toeneemt wanneer de uniformiteit van de coating afneemt, dit komt door de depositie van verstrooiingsdeeltjes op het substraat en de depositie in facing vanwege de verhoogde incidentie van de boogbron, maar door de productie-efficiëntie te verbeteren, hoop dat de grotere de boogstroom, hoe beter, dit vereist dat we de compromiskeuze maken, naast het bronmateriaalgebied van verschillende apparaten, zal de keuze van de parameters verschillend zijn, voor het bronmateriaal met een diameter van 65 mm boog zou de boogstroom moeten tussen de 50 ~ 100 zijn.

3.4 substraattemperatuur

Substraat temperatuur op het effect van ion coating uniformiteit, belangrijkste is om de vacuüm vocht binnenshuis te verwijderen en de hechting van de coating te verbeteren, vacuüm binnenshuis vocht wordt gevraagd een zebra coating van een zeer belangrijke reden, vooral voor de lagen met watergekoelde vacuümkamer apparatuur, zomer luchtvochtigheid is groter, druk in de vacuüm bevriezen indoor condensatiewater water gemakkelijk, dit is de belangrijkste oorzaak van water, bovendien, na het reinigen van het substraat drogen onvolledig zal ook brengen vocht in de vacuümkamer, water verwarmd om te stomen, op de aan de ene kant, gemakkelijk de afvoer van het substraat in het vacuümkamerlichaam te veroorzaken, brandt het substraatoppervlak (aan de andere kant, onder invloed van een elektrische boog, ontbindt de zuurstof, stikstof en zuurstof sneller met titanium, zal dit onvermijdelijk de verandering van de coating samenstelling, resulterend in ongelijke coating kleur, de substraat temperatuur moet tussen 120 ℃ ~ 200 ℃ , omdat temperatuur te hoge kan di Fuchies voor laden en lossen van substraat, vermindering van de productie-efficiëntie, aan de andere kant, wanneer schade aan de vacuüm dicht vacuümkamer van het koelwater en behoud van de binnentemperatuur, vacuüm in de zeer hoge mate deze toestand kan verbeteren.

4, eindnoten

Voor het verkrijgen van uniforme ion-plating coating hechting goede N, aanpassen apparaat over het hardware-onderdeel en de alternatieve procesparameters van de apparatuur software is erg belangrijk, voor verschillende structuur van de apparatuur, verschillende factoren moet rekening worden gehouden met elkaar, een uniforme regelgeving van verschillende procesparameters, vindt overeenkomend met de optimale procesomstandigheden van de specifieke apparatuur.

Bovendien heeft het werkstuk voor het uitplaten van de reiniging en de zuiverheid van het reactiegas op de uniformiteit van de coating ook een grotere impact, omdat deze twee aspecten in het algemeen voldoende aandacht kunnen geven en een goed reinigend effect kunnen hebben (met behulp van ultrasone reinigingsapparatuur) en stikstof met hoge zuiverheid relatief is gemakkelijk, dus niet in de scope van dit artikel.

Uiteindelijk worden de typische procesparameters van de TiN-coating afgezet op een roestvrij stalen plaat van 3000 mm x 1000 mm door middel van multi-arc ionplateringsapparatuur met een diameter van 1500 mm en een lengte van 3500 mm en 24 boogbronnen ter bespreking door collega's gegeven.

IKS PVD , Multi Arc ion Megnetron sputter coating systeem, contact: iks.pvd@foxmail.com