マルチアークイオンプレーティングによりステンレス鋼板に堆積したTiNの均一性に関する研究

- Apr 28, 2019-

マルチアークイオンプレーティングによりステンレス鋼板上に堆積したTiNの均一性に関する研究

 

マルチアークイオンプレーティングは、良好な回折のために開発されたコーティングプロセスであり、これを使用して金属フィルム、合金フィルム、化合物フィルムおよび多層構造フィルムを調製することができる。 その高い金属イオン化速度および高いイオンエネルギーのために、この技術はコーティングの均一性および付着性を改善することができ、そしてTiN装飾フィルムの堆積のための最良の技術となっている。

 

その本質は一般的なマルチアークイオンプレーティング化学プロセスのプロセスで導入されるマルチアークイオンプレーティング堆積TiNであり、同時にチタン輸入の蒸発はチタン窒素と反応し、チタンの蒸発はプラズマに混合される。低温下で生化学反応、沈殿物が基質化合物に形成された。

 

マルチアークイオンプレーティングは良好な回折特性を有し、あらゆる種類の装飾に使用できるが、建築装飾用の広い面積のステンレス鋼基板上に均一なTiNコーティングを得ることは容易ではない。

 

問題を提案する

十分な均一性を得るためには、ターゲットの横幅を基板の幅よりも大きくする必要があり、ターゲットは基板の幅方向に連続した全体である。 そして、多くのアークイオン機器はそれぞれのアークがアークとアークの間の空間上で不連続であり、機器の不適切な調整ハードウェア部分、または機器ソフトウェアの不適切な選択プロセスパラメータであれば、基板を作ることができる。弧の部分と弧と弧の色の差の大部分とは反対に、弧と弧の部分の間の色の濃い部分(または明るい部分)の反対側の色。 "シマウマ"、装飾的な衰退の製品を作る、さらに不完全になる。

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イオンめっきステンレス鋼板の均一性の問題をこの論文で論じた。

 

ハードウェアの影響要因

2.1 円弧と基板間の距離

アークと基板間の距離は、イオンプレーティングコーティングの均一性に大きな影響を与えます。 アークベース距離が小さすぎる、基板に到達する前の粒子衝突数が少なすぎる、散乱効果が弱くなり、コーティングの均一性が低下する。 アークベース距離が大きすぎると、スペースを浪費するだけでなく、不要な排気時間が長くなるだけでなく、エネルギーが小さすぎるとパーティクルが基板に到達し、コーティングの硬さが低下します。 理論的および実験的結果は、アーク基部距離が200mmを超えると、所望の膜厚均一性が達成され得ることを示している。

2.2   磁場強度

磁場強度と被覆の均一な関係は密接に関連している。アーク源システムの磁場は電気アーク源の性能を向上させ、アークプラズマを加速させ、陰極放出電子とイオンの数を増加させることができる。 、ビームの密度と指向性を高め、マイクロドリップの含有量を減らしますが、磁場の強さを適度に抑えるには、多すぎると粒子の集中、コーティングの均一性を低下させます。 あまりにも弱くて簡単に消火すると、安定したアークの役割に達することができません。

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実験は、ガウスメーター統一調整を使用するために必要な磁場強度の表面上のすべてのアーク源材料を使用する前に、20〜35 gsの磁場強度の表面上の原料物質の最大水平成分が最良であることを示し、材料消費の源として、磁石からの距離による材料表面の源はより小さくなり、磁界強度を増加させるので、磁界の表面上の材料消費の源に従ってそれの周期的な調整が必要である。強度、表面形態欠陥再処理される材料の深刻な原因。

3. ソフトウェア影響要因

3.1 ガス圧

イオンプレーティングのプロセスでは、ガス圧がコーティングの均一性に大きな影響を与えます。 一般的に言って、ガス圧が高いほど、イオン回折は良くなり、コーティングの均一性は良くなります。 しかしながら、過度の圧力はまた、粒子が基材に到達したときに粒子によって運ばれるエネルギーを減少させ、そしてコーティングの接着強度に影響を及ぼす。 実験は、イオンプレーティングによる広い面積のステンレス鋼基板上へのTiNの堆積のための窒素の最適分圧が3.0×10 -1 〜1Paであることを示している。

3.2 基板バイアス

負の基板バイアスを設定すると、入射粒子、基板の速度を向上させてより大きなエネルギーを得ることができ、それによってコーティングと基板との間の接着強度を高めるが、過度のバイアスは粒子を散乱粒子に引き付ける。 50〜100vの間のTiN膜バイアスのイオンプレーティング堆積がより良好である。

アーク電流の大きさ

アーク電流はフィルムの蒸発速度を反映する。 コーティングの均一性が低下するときにアーク電流が増加すると、これは基板上への散乱粒子堆積、およびアーク源の発生率の増加による対面堆積が原因であることが示されている。アーク電流、より良い、これは私達が妥協の選択をすることを要求します、異なった装置の原材料面積に加えて、パラメータの選択は異なります、直径65 mmアークの原材料のために、アーク電流は50〜100の間である

3.4 基板温度

イオンプレーティングコーティングの均一性の効果に対する基板温度は、主に真空室内水分を除去し、コーティング接着を改善することであり、真空室内水分は、特に水冷真空チャンバ装置を有する層に対して、非常に重要な理由のゼブラコーティングを促される。夏の空気の湿度が大きい、簡単に室内の結露水を凍結真空の圧力で、これは水の主な原因であり、さらに、基板の乾燥が不完全な後に真空チャンバーに水分をもたらす、水に蒸気に加熱一方では、真空チャンバ本体内での基板の放電を引き起こしやすい、他方では、電気アークの作用の下で、酸素を分解し、窒素および酸素はチタンとより速く反応し、それは必然的に塗装組成物は、塗装色が不均一になるため、基材温度は120 〜200 にする必要があります。 一方、真空への損傷が冷却水の真空チャンバを閉じて室内温度を維持するとき、基板の搬入搬出が困難で生産効率が低下し、この状態を非常に高い真空度で改善することができる。

4、文末脚注

均一なイオンプレーティングコーティングの付着力Nを得るためには、ハードウェア部品に関する装置の調整と装置ソフトウェアの代替プロセスパラメータが非常に重要であり、装置の異なる構造に対して、総合的に様々な要因を考慮しなければならない。さまざまなプロセスパラメータの中で、特定の装置の最適なプロセス条件に対応するものを見つけます。


さらに、メッキ洗浄前のワークピースとコーティングの均一性に対する反応ガスの純度もまた大きな影響を与えます。これらの2つの側面は一般に十分な注意を払い、良好な洗浄効果(超音波洗浄装置を使用)を得るためです。簡単なので、このホワイトペーパーの範囲ではありません。


最後に、直径1500mm、長さ3500mm、長さ24アークのマルチアークイオンプレーティング装置によって3000mm×1000mmのステンレス鋼板上に堆積されたTiNコーティングの典型的なプロセスパラメータが、同僚による議論のために与えられている。

 

IKS PVD マルチアークイオンMegnetronスパッタリングコーティングシステム、連絡先:iks.pvd@foxmail.com

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