Untersuchung der Gleichmäßigkeit von TiN, das durch Ionenplattieren mit mehreren Lichtbögen auf einer Edelstahlplatte abgeschieden wurde

Untersuchung der Gleichmäßigkeit von TiN, das durch Ionenplattieren mit mehreren Lichtbögen auf einer Edelstahlplatte abgeschieden wurde

Multi-Arc-Ionenplattieren ist ein Beschichtungsverfahren, das für eine gute Beugung entwickelt wurde und zur Herstellung von Metallfilmen, Legierungsfilmen, Verbundfilmen und Filmen mit Mehrschichtstruktur verwendet werden kann. Aufgrund ihrer hohen Metallionisationsrate und hohen Ionenenergie kann diese Technologie die Gleichmäßigkeit und Haftung der Beschichtung verbessern und ist zur besten Technologie für die Abscheidung von TiN-Dekorationsfilmen geworden.

Multi-Arc-Ionen-Abscheidung TiN, dessen Essenz in den Prozess der allgemeinen Multi-Arc-Ionen-Abscheidung eingeführt wird, der gleichzeitig mit der Verdampfung des Titanimports mit dem Titanstickstoff reagieren kann, wobei das Titan in das Plasma eingemischt wird, Unter Tieftemperaturreaktion bildeten sich in den Substratverbindungen biochemische Sedimente.

Obwohl die Ionenplattierung mit mehreren Lichtbögen gute Beugungseigenschaften aufweist und für alle Arten von Dekorationen verwendet werden kann, ist es nicht einfach, eine gleichmäßige TiN-Beschichtung auf der großen Fläche des Substrats aus rostfreiem Stahl für die architektonische Dekoration zu erhalten.

1. Probleme vorschlagen

Um eine zufriedenstellende Gleichförmigkeit zu erhalten, muss die Querbreite des Targets größer sein als die Breite des Substrats, und das Target ist in der Breitenrichtung des Substrats ein kontinuierliches Ganzes. Und bei vielen Lichtbogengeräten ist jeder Lichtbogen auf dem Raum zwischen Lichtbogen und Lichtbogen diskontinuierlich und hat einen bestimmten Abstand. Wenn ein nicht korrekt eingestellter Hardwareteil des Geräts oder falsche Auswahlprozessparameter der Gerätesoftware vorliegen, ist es möglich, das Substrat in das zu bringen Gegenüber dem Bogenteil und einem größeren Teil der Farbdifferenz zwischen Bogen und Bogen befindet sich der Bogen gegenüber dem tiefen Teil der Farbe (oder des Lichts), zwischen Bogen und Bogenabschnitt "Zebra", machen das Produkt der dekorativen Abnahme, sogar defekt.

Das Problem der Gleichmäßigkeit von ionenplattierten Edelstahlplatten wird in diesem Artikel diskutiert

2. Einflussfaktoren der Hardware

2.1 der Abstand zwischen Lichtbögen und Substraten

Der Abstand zwischen Lichtbogen und Substrat hat großen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Ionenplattierungsbeschichtung. Der Lichtbogengrundabstand ist zu gering, die Anzahl der Partikelkollisionen vor Erreichen des Substrats ist zu gering, der Streueffekt wird abgeschwächt und die Gleichmäßigkeit der Beschichtung nimmt ab. Der Abstand der Lichtbogenbasis ist zu groß, was nicht nur eine Verschwendung von Platz bedeutet, sondern auch die unnötige Absaugzeit erhöht. Außerdem erreichen die Partikel das Substrat, wenn die Energie zu gering ist, und die Beschichtungsfestigkeit nimmt ab. Theoretische und experimentelle Ergebnisse zeigen, dass die gewünschte Gleichmäßigkeit der Filmdicke erreicht werden kann, wenn der Abstand der Lichtbogenbasis über 200 mm liegt.

2.2   magnetische Feldstärke

Magnetfeldstärke und Beschichtung gleichmäßig eng beieinander, es ist allgemein bekannt, dass das Magnetfeld im Lichtbogenquellensystem die Leistung der Lichtbogenquelle verbessern, die Bewegung des Lichtbogenplasmas beschleunigen, die Anzahl der Kathodenemissionselektronen und -ionen erhöhen kann , erhöhen Sie die Dichte der Strahlen und Richtwirkung, verringern Sie den Inhalt des Mikrotropfens, aber die Stärke des magnetischen Feldes zu moderieren, zu viel kann Partikelkonzentration bilden, die Gleichförmigkeit der Beschichtung fallen; Zu schwach und leicht zum Löschen des Lichtbogens führen, kann die Rolle des stabilen Lichtbogens nicht erreichen.

Experimente zeigen, dass die maximale horizontale Komponente des Quellmaterials auf der Oberfläche der Magnetfeldstärke in den 20 ~ 35 gs die beste ist, bevor das gesamte Lichtbogenquellmaterial auf der Oberfläche der Magnetfeldstärke verwendet wird, die für die einheitliche Einstellung des Gaußmeters erforderlich ist. Da als Quelle des Materialverbrauchs die Quelle der Materialoberfläche aufgrund des Abstandes zum Magneten kleiner wird und die Magnetfeldstärke zunimmt, ist es notwendig, diese periodisch entsprechend der Quelle des Materialverbrauchs an der Oberfläche des Magnetfeldes anzupassen Intensität, die Oberflächenmorphologie Mängel ernsthafte Quelle des Materials aufbereitet werden.

3. Software-Einflussfaktoren

3.1 Gasdruck

Beim Ionenplattieren hat der Gasdruck einen großen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Je höher der Gasdruck ist, desto besser ist im Allgemeinen die Ionenbeugung und desto gleichmäßiger ist die Beschichtung. Ein übermäßiger Druck verringert jedoch auch die Energie, die von den Partikeln getragen wird, wenn sie das Substrat erreichen, und beeinträchtigt die Haftfestigkeit der Beschichtung. Experimente zeigen, dass der optimale Partialdruck von Stickstoff 3,0 × 10 –1–1 Pa für die Abscheidung von TiN auf einer großen Fläche eines Substrats aus rostfreiem Stahl durch Ionenplattieren beträgt.

3.2 Substratvorspannung

Durch die Einstellung einer negativen Substratvorspannung kann die Geschwindigkeit der einfallenden Substratpartikel verbessert werden, um eine größere Energie zu erhalten, wodurch die Haftfestigkeit zwischen Beschichtung und Substrat erhöht wird, aber eine übermäßige Vorspannung würde die Partikel zur Streuung auf das Substrat ziehen, die Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Eine Ionenplattierungsabscheidung einer TiN-Filmvorspannung zwischen 50 und 100 V ist besser.

3.3 die Größe des Lichtbogenstroms

Der Lichtbogenstrom reflektiert die Verdampfungsrate des Films. Experimente zeigen, dass, wenn der Lichtbogenstrom ansteigt, wenn die Gleichförmigkeit der Beschichtung abnimmt, dies auf die Ablagerung von Streupartikeln auf dem Substrat und auf die Ablagerung von Belägen aufgrund des erhöhten Auftretens von Lichtbogenquellen zurückzuführen ist Je besser der Lichtbogenstrom ist, desto mehr müssen wir den Kompromiss eingehen. Zusätzlich zum Quellmaterialbereich der verschiedenen Geräte ist die Auswahl der Parameter unterschiedlich. Für das Quellmaterial mit einem Durchmesser von 65 mm sollte der Lichtbogenstrom gewählt werden zwischen 50 ~ 100 a liegen.

3.4 Substrattemperatur

Substrattemperatur auf die Wirkung der Ionenbeschichtung Gleichmäßigkeit, ist es wichtig, das Vakuum Innenfeuchtigkeit zu entfernen und die Haftung der Beschichtung zu verbessern, Vakuum Innenfeuchtigkeit wird eine Zebra-Beschichtung aus einem sehr wichtigen Grund, insbesondere für die Schichten mit wassergekühlten Vakuumkammer Ausrüstung veranlasst, Sommerluftfeuchtigkeit ist größer, Druck im Vakuum Gefrieren Innenwand Kondenswasser leicht, dies ist die Hauptursache für Wasser, aber auch nach der Reinigung des Substrats Trocknen unvollständig wird auch Feuchtigkeit in die Vakuumkammer bringen, Wasser erhitzt, um Dampf, auf die Einerseits leicht zu verursachen, die Entladung des Substrats in Vakuumkammer Körper, Verbrennungen Substratoberfläche (auf der anderen Seite, unter der Wirkung von Lichtbogen, zersetzen sich der Sauerstoff, Stickstoff und Sauerstoff mit Titan schneller reagieren, wird es zwangsläufig die Änderung von verursachen Aufgrund der Beschichtungszusammensetzung, die zu einer ungleichmäßigen Beschichtungsfarbe führt, sollte die Substrattemperatur zwischen 120 200 ~ 200 ℃ liegen , da eine zu hohe Temperatur di verursachen kann Schwierigkeiten beim Be- und Entladen des Substrats verringern die Produktionseffizienz, andererseits kann bei Beschädigung des Vakuums die Vakuumkammer des Kühlwassers schließen und die Innentemperatur halten, Vakuum in sehr hohem Maße diesen Zustand verbessern.

4, Endnoten

Um eine gleichmäßige Ionenbeschichtungshaftung gut N zu erhalten, ist es sehr wichtig, das Gerät über den Hardwareteil und die alternativen Prozessparameter der Gerätesoftware abzustimmen, da bei unterschiedlichem Aufbau des Gerätes verschiedene Faktoren umfassend berücksichtigt werden müssen, eine einheitliche Regelung Aus verschiedenen Prozessparametern finden Sie die für die jeweiligen Anlagen optimalen Prozessbedingungen.

Darüber hinaus hat das Werkstück vor dem Plattieren eine größere Auswirkung auf die Reinigungs- und Reaktionsgasreinheit der Beschichtungsgleichmäßigkeit, da diese beiden Aspekte im Allgemeinen genügend Aufmerksamkeit erregen und einen guten Reinigungseffekt (unter Verwendung von Ultraschallreinigungsgeräten) erzielen und hochreiner Stickstoff relativ ist einfach, also nicht im Rahmen dieses Papiers.

Am Ende werden die typischen Prozessparameter der TiN-Beschichtung, die auf einer 3000 mm × 1000 mm Edelstahlplatte durch eine Ionenplattierungsanlage mit mehreren Lichtbögen mit einem Durchmesser von 1500 mm und einer Länge von 3500 mm und 24 Lichtbogenquellen abgeschieden wurde, zur Diskussion durch Kollegen angegeben.

IKS PVD ， Multi-Arc-Ionen-Megnetron-Sputter-Beschichtungssystem, Kontakt: iks.pvd@foxmail.com