TiCN покритие, базирано на вакуумно дъговидно покритие

Методи за подготовка на TiCN покритието

От 1985 г. насам, след Knotke публикуват изследванията върху технологията за покритие TiCN, хората проявяват голям интерес към отличната си устойчивост на окисляване при висока температура и доброто приложение на приложенията и досега са разработили различни физически технологии за изпарение. Понастоящем съществуват три метода за получаване на TiCN покритие, които са метод за покриване с йонно покритие с магнетрон, метод за радиочестотно разпрашване и метод за многопластово йонно покритие, при който методът на полагане на магнетронно разпрашаване и методът за многопластово йонно покритие са най- използвани и ниски разходи.

Магнетронно йонно покритие.

Технологията за разпръскване Magnetron е разработена в началото на 70-те години на миналия век, като задълбочаването на технологиите и научните изследвания, широко се използва в областта на индустриализацията на електрически, оптични филми и енергия, механични индустриални и др. И се превръща в една от най-широко използваната подготовка на TiCN филмови методи. При процеса на нанасяне на покритие, Ti йони се генерират чрез използване на Ar йони, генерирани чрез разреждане на газа от Ar газ, за ​​да се бомят Ti целта, и чрез електростатично ускорение летят до работната част и по този начин филм за отлагане. Този метод има висок процент на отлагане, дебелина на филмността и йонното покритие може да подобри комбиниращата способност на покритието и субстратния интерфейс и да направи създаването на филм плътно. В същото време целите, които са податливи на замърсяване, и ниската степен на отлагане в процеса на нанасяне на покритие са основната му слабост. Установено е, че когато парциалното налягане на въглерода и азота се увеличи, скоростта на отлагане ще се забави.

Многоядрено йонно покритие.

Мулти-дъговото йонно покритие принадлежи към подобрения метод за йонизиране, първоначално разработен от съветските власти, в началото на 80-те години на 20-ти век, пръв практичен от US Multi-Arc. Основният принцип е да се вземе металният целеви източник като катод, който се зарежда по дъга между анодната обвивка и прави целевото изпарение и йонизация, образувайки пространствена плазма и след това отлагането на покритието върху обработваната част. В сравнение с други мембранни технологии, предимството е, че катодът произвежда плазма директно и целта на катода може да бъде произволно подредена, което значително опростява приспособлението за вземане на проби. В допълнение, енергията на частиците с множество дъги е висока, скоростта на йонизация може да достигне 60% ~ 80%, плътността на мембраната е висока, здравината и дълготрайността са добри, интерфейсът на филма и матрицата е лесно да произведе атомна дифузия и адхезията на филма е добра.

Технологията за вакуумно дъждуване с йонно дъно използва филтърно плазмено електромагнитно поле, което може ефективно да намали или да елиминира големи частици. В сравнение с конвенционалното дъгообразно покритие с йонизиращо покритие, макро-частиците с дъгова филтрация с дъговидна структура не са примеси, хомогенна, гъста структура и са в състояние да отговорят на изискванията на оптиката, микроелектрониката. Съществуват също и някои недостатъци на филтрирания източник на дъга, т.е. диаметърът на лъча е малък, обикновено по-малък от 200 nm и трудно може да се образуват масиви от множество дъгови източници, което прави масовото производство на голяма площ не може да бъде постигнато, ефективността не е висока, максималната ефективност на предаване на структурата на огъване е приблизително около 30%, йонният ток е само 2% до 3% от дъгообразния ток.

Влияние на газовия поток върху структурата на покритието

Промяната на парциалното налягане N2 (поток) ще предизвика пулверизиране на плътността на азотните йони и промяната на енергията, оказвайки влияние върху комбинирането с металния атом, като се направи предпочитана промяна в ориентацията на растежа, като по този начин се отрази действието на покритието. Наблюдателите установиха, че при условията на общо налягане 0.8Pa и Ar поток 20sccm, когато азотният поток е по-малък от 6sccm, предпочитаната ориентация е (111), когато азотният поток е по-голям от 6sccm, интензитетът на пика намалява и ) пиковата интензивност се увеличава, главно защото в структурата на fcc-TiCN (111) равнинната повърхностна енергия е ниска, при ниски азотни потоци атомите са миграция към равнина (111), с увеличаването на азотния поток намалява скоростта на атомната миграция, но (200) кристалната повърхност с висока повърхностна енергия има висока степен на плътност и дифузионното разстояние далеч от нискоенергийните точки на мрежата е кратко, благоприятства преференциалния растеж на кристала по протежение на (200) кристалната повърхност. Наблюдателите установиха, че когато потокът от азот е 1сссс, получените проби са аморфна структура, когато потокът от азот е повече от 2сссм, съществува колонална структура във филма, съществуваща граница на зърната, когато дебитът на азота се повиши до 6sccm, филмът става плътен; респективно предпочита микроструктурата на изотропното и усъвършенстването на зърното, главно като увеличаване на потока от азот, намалява скоростта на атомната миграция, повърхността на мембраната се променя в местния химически потенциал. Изследователите установили, че с увеличаването на азотния поток зърното, събрано във филма, е по-малко, повърхността става гъста и гладка, грапавостта постепенно намалява до постоянна.

Сега източникът на въглерод, използван от изследователите при подготовката на TiCN, е главно C ₂ H ₂ или CH ₄ , тъй като TiN и TiC са наклонени от NaCl тип кубична структура, радиусът на N атома и С атома е много близък, N е 0.071 nm, С е 0.077 nm, двете могат взаимно да се заместят, за да образуват еднофазен материал TiC (N) или TiN (C). При определени условия може да се появи двуфазна структура. В дифракционния спектър на XRD пиковете от тях са много близки и дори някои се припокриват, което води до сложност на фазовия анализ, така че обикновено се записва като TiCxN1-x.

Влияние фактори на TiCN покритие изпълнение

температура

Качеството на TiCN покритието се влияе главно от факторите на процеса, като състав, температура и атмосфера. Различните температури на матрицата ще направят размера на зърната, формата, структурата на покритието напълно различни. Твърдата температура на отлагане и скоростта на отлагане твърде бързо ще предизвикат кристално покритие, което ще се отрази на качеството на покритието; температурата на отлагане е твърде ниска, тя има тенденция да образува порести, насипни утайки, които влияят върху здравината на свързване на покритието и матрицата. Ето защо разумният избор на температура е необходимо условие за получаване на висококачествено покритие. Mc.Cormell и др. Отлага TiCN покритие върху неръждаема стомана с PVD метод, включително, че неговата твърдост, якост на свързване и коефициент на триене няма да се промени, когато температурата е под 250 ° C. След топлинна обработка 450 ° C към пробите TiCN покритието на коефициента на триене е 0,2 преди 250 ° С и до 0,3 при 250 ° C, но все пак по-ниско от коефициента на триене на TiN, това е така, защото в TiCN покритието С играе роля на смазващо вещество. Проучванията показват, че когато температурата е под 200 ° C, коефициентът на триене и скоростта на износване на TiCN покритието се увеличава при повишаване на температурата.

Пулсиращо пристрастие

Наличието на пулсиращо пристрастие играе много важна роля за намаляване на капката и подобряване на качеството на покритието. Отрицателното пристрастие, привличащо работно парче с положителен заряд, може да направи титановите йони в близост до целта на катода да ускори мухата, да увеличи шанса за сблъсък с азот в плазмата и капчиците и в същото време да увеличи силата на свързване на титана и азота. Ако се поддържа постоянно вакуумно налягане, азотният поток се увеличава с нарастващо отрицателно отклонение, но съдържанието на азот във фолиото намалява с нарастването на отрицателното отклонение. Това е главно способността за свързване на Ti-Ti да е по-силна от Ti-N и с увеличаването на отрицателното отклонение способността за повторно разпрашаване на титана да е по-силна от азота. Освен това, с увеличаването на пристрастността, плазмените частици правят енергийните частици да летят до промяна на матрицата, засягайки организационната структура на филма.

Акутен ток

От гледна точка на приложението на промишлената продукция, увеличаването на тока на дъгата може да подобри производителността, твърдостта на филма и устойчивостта на износване. Увеличаването на тока на дъгата означава, че целевата обща температура се увеличава, съответните капчици ще се увеличат и размерът на капките също ще се увеличи.

Увеличаването на капките и размерите на капките неизбежно ще доведат до намаляване на корозионната устойчивост на филма, особено на големите диаметри на капчиците, с около 1/3 погребани във филма по посока на височината и неправилните малки дупки в долната част. Когато се натъкват на корозивни вещества като киселини и алкални вещества и т.н., тези отвори първо се корумпират и образуват иглени отвори, поради което тяхното съществуване е основната причина, поради която корозионната устойчивост на покритието намалява. Следователно, в практическото приложение, за координиране на противоречието между увеличаващия се ток на дъгата и капчицата, могат да се използват някои оптимизирани начини, като например увеличаване на площта на изпарение на целта, укрепване на охлаждащия ефект на целта или създаване на нов източник на дъга, инхибират продукцията на капчици.