أحدث تطور واتجاه تكنولوجيا طلاء المغنطرون الاخرق

أحدث تطور واتجاه تكنولوجيا طلاء المغنطرون الاخرق

وتتمثل العملية الأساسية لتفاخر بلازما التوهج في أنه تحت تأثير الأيونات الحاملة للطاقة في بلازما التوهج على القطب السالب ، فإن الذرات المستهدفة تخرج من الهدف ثم تتكثف على الطبقة السفلية لتشكيل طبقة رقيقة. في هذه العملية ، تنبعث الإلكترونات الثانوية في وقت واحد من السطح المستهدف ، والتي تلعب دورا رئيسيا في الحفاظ على وجود مستقر للبلازما. لقد مر مظهر وتطبيق تقنية الاخرق بعدة مراحل. بعد أكثر من 30 عامًا من التطور ، تطورت تقنية التخرق بالمغنطيس المغنطيسي إلى طريقة لا غنى عنها لإعداد معامل شديد الصلابة ومقاوم للتآكل ومنخفض الاحتكاك ومقاومة للتآكل والأفلام الزخرفية والبصرية والكهربائية وغيرها من الأفلام الوظيفية. هو تطور مهم آخر في هذا المجال. يكاد يكون من المستحيل تحقيق أفلام عازلة كثيفة وخالية من العيوب ، وخاصة الأفلام الخزفية ، عن طريق ترسيب التبثر التفاعلي المستمر ، بسبب انخفاض معدل الترسب ، وسهولة حدوث تصريف القوس للمواد المستهدفة وتغيير الهيكل والتركيب والأداء. يمكن استخدام تقنية الاخرق المغنطروني النبضي للتغلب على هذه العيوب. التردد النبضي هو 10 ~ 200 كيلو هرتز ، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال المادة المستهدفة من تصريف القوس وتثبيت عملية ترسب الاخرق التفاعلي ، وذلك لتحقيق ترسيب عالي السرعة للأفلام التفاعلية عالية الجودة. يناقش المؤلفون بشكل رئيسي تقنية الاخرق المغنطروني في غير متوازنة الاخرق المغنطروني ، تقدم الاخرق المغنطروني النبضي ، وكذلك ترسب الاخرق بالتحكم المغناطيسي ، الاخرق ، النقاء عالي السرعة عند تحضير الغشاء المنخفض الضغط وتحسين جودة تقدم تكنولوجيا الافلام المتفاعلة المتفاعلة في التحليل الشامل ، الدعوة الاخيرة للصين صناعة البتروكيماويات ينبغي بقوة تطوير وتطبيق تكنولوجيا الاخرق المغنطرون.

غير متوازن المغنطرون الاخرق التكنولوجيا

بالمقارنة مع الاخرق المغنطروني التقليدي ، فإن تقنية الاخرق المغنطرون غير المتوازنة لها فارق ضئيل في التصميم ، ولكنها تؤدي إلى اختلاف كبير في خصائص الترسب. تين. رسم تخطيطي واحد لخصائص منطقة البلازما لتكنولوجيا تقليب المغنطرون غير المتوازنة والتكنولوجيا التقليدية لتخثر المغنطرون

في الاخرق المغنطروني التقليدي ، تقتصر البلازما تمامًا على المنطقة المستهدفة ، وتبلغ القيمة النموذجية حوالي 6 سم على السطح المستهدف. الشكل 1 ج (يسمى الغازية) الاخرق المغنطرون غير المتوازن ، وشدة المجال المغناطيسي الخارجي ، وكثافة المجال المغناطيسي أعلى من الخطوط المركزية للقوة المغناطيسية لم تشكل حلقة مغلقة بين المركز والمحيط ، جزء من السطح الخارجي للمغناطيس خطوط الحقل الممتدة إلى الركيزة ، مما يجعل جزءًا من الإلكترون الثانوي يمكن أن يصل إلى سطح الركيزة على طول خطوط القوة المغناطيسية ، لم تعد البلازما محصورة في مجال الهدف ، ولكن لتكون قادرة على الوصول إلى سطح الركيزة ، زيادة كثافة شعاع أيون الركيزة ، وعادة ما يمكن أن تصل إلى أكثر من 5 مللي / سم 2. وبهذه الطريقة ، فإن مصدر الاخرق هو أيضًا مصدر أيوني يقصف الركيزة. كثافة شعاع أيون الركيزة يتناسب مع الكثافة الحالية للمادة المستهدفة. تزداد الكثافة الحالية للمادة المستهدفة ، ويزيد معدل الترسب ، ويزيد من كثافة الحزمة الأيونية للركيزة. الشكل 1 ب (يُسمى التماسك) هو مجال مغنطيسي غير متوازن آخر ، يتميز بشدة مجال مغناطيسي مركزي أعلى من شدة المجال المغنطيسي المركزي محيط ، خطوط المجال المغناطيسية ليست مغلقة ولكن موجهة إلى جدار الجهاز ، وانخفاض كثافة البلازما على سطح الركيزة. بسبب انخفاض كثافة شعاع أيون الركيزة ، نادرا ما تستخدم هذه الطريقة. ومع ذلك ، فقد أظهرت الدراسات أن هذه الطريقة يمكن أن تحصل على أفلام ذات سطح محدد ونشاط عالي ، ويمكن أن تكون مسامية الفيلم الذي تم الحصول عليه أكثر من 1000 مرة من السطح الكثيف ، ويمكن التحكم في المسامية في نفس الوقت. الأفلام المسامية لها تطبيقات مهمة مثل المواد الحفازة وأجهزة الإشعال والأجسام السوداء. يتميز التطوير الإضافي لرش المغنطرون المغنطروني غير المتوازن (CFUBMS) باستخدام العديد من مصادر الرخاوة المغنطيسية غير المتوازنة المثبتة بطريقة معينة ، والتي تستخدم للتغلب على الصعوبة الكبيرة المتمثلة في استخدام هدف واحد لإيداع الأغشية الرقيقة بشكل موحد على سطح ركائز معقدة. في نظام متعدد الأهداف ، يمكن وضع العلاقة بين هدفين متجاورين بشكل متواز أو نسبي. هناك أيضًا وضعان للمجال المغناطيسي في الأهداف المجاورة ، كما هو موضح في FIG. 2. عندما تكون الأقطاب المغناطيسية المجاورة متقابلة ، فإنها تسمى أنماط المجال المغلق المغلق. عندما تكون الأقطاب المغناطيسية المجاورة هي نفسها ، يطلق عليه وضع المجال المغناطيسي المرآة. في طريق المجال المغنطيسي المغلق ، تكون خطوط المجال المغنطيسي بين المواد المستهدفة المختلفة مغلقة ، وبفقدان الجدار أقل إلكترونياً ، تكون كثافة البلازما على سطح الركيزة عالية ، وهي نسبة الأيونات والذرات تصل إلى سطح المرآة الركيزة المجال المغنطيسي أو الهدف الفردي أكثر من 2 ~ 3 مرات من المجال المغنطيسي غير المتوازن ، عندما تزداد الركيزة والتباعد المستهدف ، يكون المجال المغنطيسي المغلق على سطح أيون الركيزة وتأثير النسبة الذرية أكثر أهمية. في وضع المرآة ، يتم توجيه خط المجال المغناطيسي إلى الحائط ، ويتم استهلاك الإلكترونات الثانوية بواسطة الجدار على طول خط المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة البلازما على سطح الركيزة.

على أساس تكنولوجيا الاخرق المغنطروني غير المتوازنة ، ظهرت مؤخراً تقنية متقشرة مغنطيسية مغنطيسية شدة المجال المغناطيسي ، والتي تتميز بموضع القطب المغناطيسي القابل للتعديل. عن طريق تغيير المسافة بين القطبين المغناطيسي وسطح الهدف ، يمكن تغيير شدة المجال المغناطيسي على سطح الهدف. يوفر تصميم المجال المغناطيسي المتغير معلمات تقنية جديدة ، وتنفيذ الأيونات الرسوبية ، والذرات من الضبط الدقيق ، مثل المرحلة الرسوبية تبدأ في الأمل في شعاع أيوني أعلى ، من أجل تحسين التصاق الفيلم ، ولكن ترسب المزيد من شعاع أيون يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع إجهاد الغشاء الرقيق وعيوبه ، في أي وقت يتغير فيه المجال المغناطيسي يمكن أن يغير شعاع الأيونات ويقضي على هذه المشكلة عند إيداع فيلم متدرج وغشاء متعدد الطبقات ، يمكن أن تحقق هذه التقنية أفضل مزيج من خصائص الفيلم المختلفة. يمكن أن تتحكم هذه التقنية أيضًا في خصائص التآكل المتلألئة للهدف وتحقيق التعرق الموحد للهدف.

الاخرق المغنطروني النبضي (PMS)

يتشكل الاخرق المغنطروني النبضي عن طريق استبدال مصدر طاقة التيار المستمر بمصدر طاقة التيار المستمر النبضي. هذه التكنولوجيا لديها سلسلة من المزايا الرائعة ، مثل انخفاض درجة حرارة الترسيب ، وترسيب الأفلام الخزفية عالية السرعة وخالية من العيوب. على سبيل المثال ، عند ترسيب أغشية الأكسيد ، يمكن استخدام الأهداف المعدنية بشكل تقليدي ، أو ترسب التفاخر التفاعلي في جو من الأكسجين يتم التحكم فيه بشكل مناسب ، أو ترسب ترسبات أكسيد التأكسج (بشكل عام 13156 ميجا هرتز). ومع ذلك ، كلتا الطريقتين لها قيود. يمكن الحصول على أفلام عالية الجودة من خلال التمزق بالتردد اللاسلكي بمعدل ترسيب منخفض جدًا (مستوى m / h) وأنظمة معقدة. المشكلة في الاخرق التفاعلي هي أن الهدف تسمم. أثناء الاخرق التفاعلي ، تتم تغطية منطقة التوهج غير الرئيسية على سطح الهدف بواسطة رواسب عازلة ، مما يؤدي إلى تراكم الشحنة في طبقة العزل والعزل المستهدفة حتى حدوث التفريغ القوسي. يجعل التصريف القوسي مكونات تتبخر المادة المستهدفة في شكل قطرات ويسبب عيوبًا مختلفة للفيلم عند ترسبها على سطح الطبقة السفلية ، مثل البنية الفضفاضة للفيلم أو الحبوب الخشنة أو التركيب أو فصل الهيكل ، إلخ ، مما يؤثر بشكل سلبي للغاية على أداء الفيلم ، وخاصة المقاومة البصرية والتآكل. يمكن لتقنية الاخرق المغنطرون النبضي أن تمنع بشكل فعال توليد القوس وتزيل عيوب الغشاء ، وتحسن إلى حد كبير معدل ترسب الاخرق للوصول إلى معدل ترسب المعدن النقي ، أي 10 م / ساعة. في عملية الاخرق النبضي ، يكون جهد النبض المضاف على الهدف هو نفسه في حالة الاخرق المغنطروني العام (400 ~ 500V) ، ويتم التحكم في وقت التفريغ مع الجهد المضافة على الهدف لضمان عدم تسمم الهدف ويحدث تصريف القوس. ثم يتم إيقاف تشغيل الجهد المستهدف ، حتى جعل الهدف مشحونًا بشكل إيجابي. نظرًا لأن سرعة الإلكترون في البلازما أعلى بكثير من سرعة الأيونات ، فإن الجهد الإيجابي للمادة المستهدفة المحولة يحتاج عمومًا فقط إلى 10٪ إلى 20٪ من جهد التحيز السلبي ، والذي يمكن أن يمنع تفريغ القوس (هذا النوع من مصدر الطاقة هو يسمى التيار الكهربائي ثنائي القطب غير المتماثل). وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يكون تردد النبض أقل من 20 كيلو هرتز ، لا يمكن منع حدوث تفريغ القوس. عندما يكون تردد النبض أعلى من 20 كيلو هرتز ، يمكن إخماد تفريغ القوس تمامًا. في الوقت نفسه ، يلعب عرض النبضة (نسبة الجهد الموجب والسالب إلى الوقت) دورًا رئيسيًا. ليس للجهد الإيجابي أي تأثير واضح على ما إذا كان تفريغ القوس يتم توليده أم لا ، لكن له تأثير كبير على معدل الترسب. عندما يزيد الجهد الإيجابي من 10٪ إلى 20٪ (مقارنة بالجهد السلبي) ، يمكن زيادة معدل الترسب بنسبة 50٪. ويعتقد أن هذا التأثير يعززه الجهد العالي الإيجابي للتنظيف المستهدف. يمكن استخدام تقنية PMS لتخثر المغنطرون ثنائي القطب ، واثنين من أهداف التفاخر بالمغناطيس هي قطب موجب وسالب. في عملية العمل ، يكون أحد الأهداف هو الاخرق بينما ينظف الآخر ، وتتكرر الدورة. هذه التكنولوجيا لها العديد من المزايا مثل التشغيل المستقر لفترة طويلة (300 ساعة) ، ولها تطبيق مهم في ترسيب الأغشية الرقيقة الضوئية المستخدمة في مواد البناء والسيارات والبوليمرات. آخر التطورات الأخيرة هو تطبيق نبض التحيز على ركائز. نبض التحيز يمكن أن تحسن كثيرا من شعاع أيون على الركيزة. في الاخرق المغنطروني ، عندما يضاف التحيز السالب المستمر إلى -100 فولت ، فإن حزمة أيون الركيزة ستصل إلى التشبع. زيادة التحيز السلبي لن تزيد من شعاع أيون الركيزة. يعتبر عمومًا أن تيار التشبع عبارة عن حزمة أيونية ولا يمكن للإلكترونات الاقتراب من سطح الركيزة. أظهرت النتائج أن التحيز النبضي لا يزيد فقط من تشبع الركيزة الحالي ، ولكنه يزيد أيضًا مع التحيز السلبي. عندما يزيد تردد النبض ، يكون التأثير أكثر أهمية. لا تزال الآلية غير واضحة ، والتي قد تكون ذات صلة بمعدل تأين البلازما وارتفاع درجة حرارة الإلكترون الناتجة عن المجال الكهربائي المتذبذب. يوفر التحيز السلبي لنبض الركيزة طريقة جديدة للتحكم الفعال بكثافة تيار الركيزة ، ويمكن تطبيق هذا التأثير لتحسين بنية الغشاء ، التصاق ، وتقصير التنظيف المتدفق ووقت تسخين الركيزة. مع التقدم في التقنيات الميكانيكية ، والطاقة ، والتحكم ، وغيرها من التقنيات ذات الصلة ، سيتم تطوير تقنية الإخرق بالمغنطيس. على سبيل المثال ، في الآونة الأخيرة ، نظرًا لتطبيق المغناطيس الدائم النادر للأرض ، كانت شدة المجال المغنطيسي على السطح المستهدف لا تتجاوز 300 إلى 500 غيغابايت ، ولكن الآن تم تحسينها إلى 1 كيلوجرام ، مما يحسن من كفاءة وقدرة التفاخر المغنطروني .

المغنطرون الاخرق تقنية الطلاء

من الاخرق المستهدف للمعادن الشائعة ، الاخرق التفاعلي ، الاخرق المتحيز ، وما إلى ذلك ، إلى جانب الطلب الصناعي وظهور تقنية الاخرق بالمغناطيس الجديد ، التقنيات الجديدة مثل الاخرق المنخفض الضغط ، الترسيب عالي السرعة ، الترسيب الاخرق الذاتي أصبحت هندسة السطح والإخراخ النبضي هو اتجاه التطور في هذا المجال. تكمن المشكلة الرئيسية في التفاخر في الضغط المنخفض في أنه عند الضغط المنخفض (عموما <011pa) ،="" تقل="" احتمالية="" الاصطدام="" بين="" الإلكترونات="" وذرات=""> في تقنية التعرق المغنطروني التقليدية ، لا يكفي الحفاظ على تصريف التوهج على سطح المادة المستهدفة ، مما يؤدي إلى عدم قدرة ترسبات الترشيش على الاستمرار. من خلال تحسين تصميم المجال المغنطيسي ، يتم إطالة مسافة حركة مساحة الإلكترون ، ويمكن أن تحقق تقنية ترشيش المغنطرون غير المتوازنة ترسب الترسبات في فراغ عند مستوى 10-2pa. وبالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن ترسب الترسبات عند ضغط أقل وكثافة أعلى يمكن تحقيقه من خلال تقييد حركة الإلكترون مع المجال الكهرومغناطيسي الخارجي. يمكن للترسيب عالي السرعة أن يحسن بشكل كبير من كفاءة العمل ، ويقلل من استهلاك الغاز ويحصل على فيلم جديد. تتمثل المشكلة الرئيسية التي يجب حلها في الترسيب عالي السرعة في زيادة الكثافة الحالية للمادة المستهدفة دون تفريغ التفريغ. مع زيادة كثافة الطاقة ، يجب تحسين قدرة التبريد للمادة المستهدفة والركيزة. في الوقت الحالي ، تزيد كثافة الطاقة المستهدفة عن 100 واط / سم 2 ، ومعدل الترسيب يزيد عن 1 متر / دقيقة. الترسيب عالي السرعة هو بديل جذاب للكهرباء التقليدية. في عملية الترسيب عالي السرعة ، من خلال زيادة معدل التأين للجزيئات المتقشرة ، يمكن قطع غاز العمل ويمكن الحفاظ على ترسيب التفريغ ، أي أنه يمكن تشكيل ترسبات الترشيش ذاتية الدعم. يلعب ترسب الاخرق المدعوم ذاتيًا دورًا مهمًا في تحسين الالتصاق بين الأغشية الرقيقة والركيزة ، والقضاء على العيوب الداخلية للأغشية الرقيقة وإعداد الغشاء الرقيق عالي النقاء. مزيج من تكنولوجيا الاخرق المغنطروني وتكنولوجيا هندسة السطح الأخرى هو اتجاه تطوير رئيسي آخر لتكنولوجيا الاخرق المغنطروني. على الرغم من أن تقنية الاخرق المغنطروني لها العديد من المزايا ، فهي لا تزال تحتل حصة صغيرة في مجال هندسة الأسطح الصناعية ، وما زالت تكنولوجيا السطح التقليدية تحتل موقف مهيمن. أحد الأسباب الرئيسية التي تؤثر على تطبيقه هو أن المواد الركيزة مثل سبائك الصلب منخفضة وسبائك التيتانيوم لينة للغاية بحيث لا تتوافق مع الأفلام شديدة الصلابة التي حصلت عليها تقنية الاخرق. الركيزة لينة جدا لتحمل ضغوط الحمل بدلا من الطلاء الصعب جدا. على العكس ، للتطبيقات المقاومة للتآكل ، يمكن أن تؤدي عيوب pinprick إلى فشل الطلاء. من أجل التغلب على هذه المشكلات ، تم تطوير العديد من تقنيات هندسة السطح ، أي تم استخدام العديد من تقنيات هندسة السطح لتعديل المواد على التوالي ، وكانت طبقات تعديل السطح التي تم الحصول عليها لها مزايا لا تضاهى مقارنة بتقنية السطح الواحد. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك ترسب n متبوعًا بترسب متقطع ، يوفر سطحًا سفليًا بسمك 500 متر وصلابة تبلغ 10GPa ، يتبعه ترسب يتراوح من 3 إلى 5 أمتار TiN. يوفر TiN مقاومة تآكل عالية وتوفر طبقة n مقاومة عالية للحمل ومقاومة التعب.

حالة التنمية المحلية والتطبيق في صناعة البتروكيماويات

تم استخدام تقنية الإخرق بالمغنطيس على نطاق واسع في مجالات مواد البناء والديكور والبصريات ومنع التآكل وتعزيز أدوات الطحن في الصين. في الوقت الحالي ، يعد تحضير الأفلام الوظيفية مثل الكهروضوئية ، الكهروضوئية ، المغناطيسية ، الموصلية الفائقة ، العازلة ، والحفز بواسطة تقنية الاخرق بالمغنطيس نقطة ساخنة للبحث. ومع ذلك ، بالنسبة لتكنولوجيا الاخرق المغنطروني غير المتوازنة ، وخاصة عملية الترسيب الجديدة ، فقد تم فهم عدد قليل من الوحدات ودراستها في الصين. بعد البحث ، تبين أن هناك أقل من 20 مقالة بحثية باللغة الصينية حتى الآن ، وأن عدد وحدات المؤلفين أقل من ذلك. يمكن أن يلعب فيلم مكافحة التآكل والصلابة العالية دورًا مهمًا في تحسين الأداء وحياة الآلات البترولية ، معامل الاحتكاك المنخفض ، التشحيم ، الأكياس المضادة للطين ، الحفز ، البصريات والأفلام الوظيفية الأخرى عند تطبيقها على صناعة البتروكيماويات من المتوقع أن تحسن بشكل كبير من كفاءة العمل ، جودة المنتج وحماية البيئة ، السلامة وهلم جرا. مع تطوير وتطبيق تكنولوجيا وعملية جديدة لرش المغنطرون ، والطلب المتزايد على تحسين كفاءة الإنتاج ، وحماية البيئة وسلامة صناعات البترول والكيماويات ، ستستمر أهمية تكنولوجيا الرقائق المغنطرونية في صناعة البترول والكيماويات. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، تفتقر صناعة البتروكيماويات في الصين إلى الفهم والتطبيق الكافيين لتكنولوجيا الإغراق المغنطروني ، ولا توجد مؤسسات متخصصة تعمل في هذا المجال. لذلك ، يدعو المؤلف لتعزيز دعم تقنية الاخرق المغنطرون.

IKS PVD manufacture تصنيع معدات طلاء الفراغ من الصين ， الاتصال: iks.pvd@foxmail.com