August 10, 2018
Katodik ark biriktirme veya Arc-PVD , bir katot hedefinden malzemeyi buharlaştırmak için bir elektrik arkının kullanıldığı bir fiziksel buhar biriktirme tekniğidir . Buharlaşmış materyal daha sonra ince bir film oluşturan bir substrat üzerinde yoğunlaşır . Teknik, metalik , seramik ve kompozit filmlerin depolanması için kullanılabilir .
Katodik ark depolanması süreci:
Ark buharlaşma işlemi, bir katot olarak bilinen yüksek enerjili yayan bir alanın (genellikle birkaç mikrometre genişliğinde) yükselmesine neden olan bir katodun (hedef olarak bilinir) yüzeyindeki yüksek akım , düşük voltaj arkının çarpmasıyla başlar. yer. Katot noktasındaki lokal sıcaklık çok yüksektir (15000 ° C civarında), bu da yüksek hızda (10 km / s) vapourised katot materyalinin püskürtülmesiyle sonuçlanır ve katot yüzeyine bir krater bırakılır. Katot spotu sadece kısa bir süre aktiftir, daha sonra bir önceki kratere yakın olan yeni bir alanda kendi kendine söner ve tekrar ateşlenir. Bu davranış arkın görünür hareketine neden olur.
Ark temelde bir akım taşıma iletkeni olduğundan, elektromanyetik alanın uygulanmasından etkilenebilir, bu da pratikte arkın hedefin tüm yüzeyi üzerinde hızla hareket ettirilmesi için kullanılır, böylece toplam yüzey zamanla aşınır.
Ark, yüksek düzeyde iyonizasyon (% 30-100), çoklu yüklü iyonlar , nötr parçacıklar, kümeler ve makro parçacıklar (damlacıklar) ile sonuçlanan son derece yüksek bir güç yoğunluğuna sahiptir. Buharlaşma işlemi sırasında reaktif bir gaz verilirse, iyon akışı ile etkileşim sırasında ayrışma , iyonlaşma ve uyarma meydana gelebilir ve bir bileşik film biriktirilir.
Ark buharlaştırma işleminin bir dezavantajı, katot noktasının çok uzun bir süre buharlaşma noktasında kalması halinde, büyük miktarda makro parçacık veya damlacıkların dışarı atılabilmesidir. Bu damlacıklar, zayıf bir şekilde yapıştıklarından ve kaplama boyunca uzanabildiklerinden kaplamanın performansına zarar verirler. Daha da kötüsü, katot hedef malzemesi, alüminyum gibi düşük bir erime noktasına sahipse, katot noktası, hedefe doğru buharlaşarak, hedeflenen sırt destek plakası malzemesi buharlaşarak veya odaya giren soğutma suyuyla sonuçlanabilir. Bu nedenle, daha önce bahsedildiği gibi manyetik alanlar arkın hareketini kontrol etmek için kullanılır. Silindirik katotlar kullanılıyorsa, katotlar biriktirme sırasında da döndürülebilir. Katod noktasının çok uzun bir pozisyonda kalmasına izin vermeyerek alüminyum hedefler kullanılabilir ve damlacıkların sayısı azalır. Bazı firmalar ayrıca damlacıkları kaplama akışından ayırmak için manyetik alanlar kullanan filtreli yaylar kullanırlar.
Katodik Ark Biriktirme Uygulaması:
Katodik ark biriktirme, kesme aletlerinin yüzeyini korumak ve ömrünü önemli ölçüde uzatmak için aşırı sert filmi sentezlemek için aktif olarak kullanılır. TiN , TiAlN , CrN , ZrN , AlCrTiN ve TiAlSiN dahil olmak üzere, bu teknoloji ile çok çeşitli ince sert film, Superhard kaplamalar ve nanokompozit kaplamalar sentezlenebilir.
Bu aynı zamanda özellikle elmas benzeri karbon filmler oluşturmak için karbon iyon biriktirme için oldukça yaygın olarak kullanılır. İyonlar yüzeyden balistik olarak püskürtülürler, sadece tek atomlar değil, daha büyük atom kümeleri de yaygındır. Böylelikle, bu tür bir sistem birikimden önce atom kümelerini ışından çıkarmak için bir filtre gerektirir. Filtreli arkın DLC filmi, tetrahedral amorf karbon veya ta-C olarak bilinen son derece yüksek sp3 elmas yüzdesini içerir.
Süzülmüş Katodik ark, İyon implantasyonu ve Plazma Daldırma İyon İmplantasyonu ve Biriktirme (PIII & D) için metal iyon / plazma kaynağı olarak kullanılabilir.
Yuvarlak katodik ark katotları ve silindirik ark katodu, çeşitli PVD dekoratif kaplamalar için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çok Arklı Vakum Kaplayıcı Tasarımı:
Batı'da en çok kullanılan Sablev tipi Katodik ark kaynağı, bir açık ucu olan katotta kısa silindirik bir şekilli elektrik iletken hedeften oluşur. Bu hedef, bir ark hapsi halkası (Strel'nitskij kalkanı) olarak çalışan, etrafı elektrikle yüzen bir metal halkasına sahiptir. Sistem için anot, vakum bölme duvarı veya ayrı bir anot olabilir. Ark noktaları, katot ve anot arasında geçici bir kısa devre oluşturan hedefin açık ucunda vurma mekanik tetikleyici (veya ateşleyici) tarafından üretilir. Ark noktaları oluşturulduktan sonra manyetik alan tarafından yönlendirilebilir veya manyetik alan yokluğunda rastgele hareket edebilirler.
AI Morozov tarafından geliştirilen plazma optik prensiplerini kullanarak Aksenov Çeyrek-torus kanalı makropartikül filtresi
Katodik Ark kaynağından gelen plazma ışını, bir miktar filtreleme olmaksızın bazı uygulamalar için faydalı olmasını engelleyen daha büyük atom veya molekül kümeleri (makro parçacıklar olarak adlandırılır) içerir. Makro-parçacık filtreleri için birçok tasarım vardır ve en çok çalışılan tasarım II Aksenov ve ark. 70'lerde. Ark kaynağından 90 derece bükülmüş bir çeyrek torus kanalından oluşur ve plazma, plazma optik prensibi ile kanaldan yönlendirilir.
90'lı yıllarda DA Karpov'un bildirdiği gibi, kesik koni şeklindeki katot ile yerleştirilmiş düz bir kanal filtresi içeren bir tasarım gibi başka ilginç tasarımlar da vardır. Bu tasarım, bugüne kadar Rusya ve eski SSCB ülkelerindeki ince film kaplamaları ve araştırmacıları arasında oldukça popüler hale geldi. Katodik ark kaynağı uzun boru şekline (uzatılmış ark) veya uzun dikdörtgen şekle getirilebilir, ancak her iki tasarım daha az popülerdir.
Talep ve uygulamalarınız için lütfen Kraliyet Teknolojisine danışın. Ekibimiz tutkumuz ve tekniğiyle sizlere hizmet etmekten onur duyar.
