Повышение функциональных характеристик плазменных фильтров для осаждения многокомпонентных покрытий

Бесплатно!

Категория: .

Описание материала

Диссертационная работа посвящена разработке и исследованию методов и инструментов для изучения и оптимизации функциональных характеристик систем генерирования фильтрованной вакуумно-дуговой эрозионной плазмы. Функциональные характеристики включают в себя производительность, фильтрующие свойства и пространственное распределение плотности выходного ионного тока по поверхности подложки. Производительность системы характеризуется скоростью нанесения покрытий, а фильтрующие свойства – количеством макрочастиц (фрагментов катода) долетающих от зоны их генерации (катода) до подложки. Распределение плотности выходного тока влияет на профиль толщины покрытия и, следовательно, его однородность, а также на распределение компонент покрытия, в случае использования нескольких катодов разного состава.
Выполнен анализ литературных источников по тематике диссертации, который показал необходимость решения актуальных задач, связанных с осаждением бескапельных одно- и многокомпонентных покрытий, обеспечением их однородности по толщине и составу, а так же регулировкой состава таких покрытий.
Разработан программный пакет Macroparticle Tracer (MPT) для оперативного расчёта параметров потока макрочастиц в плазмоведущих каналах фильтров вакуумно-дуговых источников плазмы. Программный комплекс МРТ позволяет анализировать поведение потоков частиц при их взаимодействии с рёберными системами фильтров, что необходимо при проектировании новых фильтров, а также оптимизации и сравнении существующих. МРТ обладает всеми необходимыми инструментами для построения геометрии рассчитываемой фильтрующей системы и визуализации результатов моделирования как в виде траекторий движения макрочастиц, так и в виде диаграмм, что делает его (МРТ) самодостаточным инструментом.
Изучены две основные категории рёберных ловушек для макрочастиц – угловые и двухрёберные, обозначены пути выбора их оптимальных конструктивных параметров, а также предложены рекомендации по их размещению внутри плазмоведущих каналов фильтрующих систем. Результаты моделирования, полученные с помощью МРТ, позволили установить закономерности, на основании которых спроектирована рёберная система, сочетающая в себе высокую степень очистки плазмы от макрочастиц и конструктивную простоту. Такая система рёбер изготовлена и установлена внутрь Т-образного фильтра, который используется при осаждении многокомпонентных покрытий в лабораторных условиях ННЦ ХФТИ.
Создан программно-аппаратный комплекс для измерения распределений плотности ионного тока по сечению плазменного потока на выходе изучаемой системы. Комплекс состоит из многоканального матричного зонда, модернизированного автором с целью повышения его надёжности, и разработанного диссертантом программного обеспечения. Программа позволяет в режиме реального времени одновременно снимать показания всех ячеек зонда, обрабатывать и визуализировать их в вррде трёхмерных и плоских диаграмм. Временные затраты на всю операцию составляют доли секунды против нескольких часов, необходимых для получения аналогичных данных ргзвестным методом. В этой связи созданный комплекс представляется весьма полезным при изучении завррсршостей плотности ионного тока и его распределения от параметров технологического процесса в режиме реального времени, а также в настройке систем осаждения покрытий.
На примере источника с Т-образным магнитным фильтром продемонстрирована возможность оптимизации транспортирующих свойств вакуумно-дуговых систем при совместном использовании зонда и разработанной программы. Установлены зависимости величины и распределения плотности выходного тока от таких параметров процесса осаждения. как величина разрядных токов, индукция магнитного поля каждой из катушек, давление газовой среды в рабочем объёме, расстояние между подложкой (зондом) рр выходным сечением фильтра.
Зондовые исследования позволили определить условия, при которых на выходе системы с Т-образным фильтром возможно получение покрытий с однородным распределением толщины и состава по поверхности конденсации. Методика получения таких покрытий основана на том. что плазменный поток на пути к подложке пропускается через зону с пониженной индукцией транспортирующего магнитного поля. Такую зону формируют путём встречного включения одной или нескольких магнитных катушек выходной секции Т-образного плазмовода фильтра. При использовании данной методики наблюдается значительный рост однородности покрытий: однородность TiAlN-покрытий по толщине удалось увеличить примерно в 12 раз, а по составу – в 15 раз.
Предложена и опробована методика регулировки состава многокомпонентных покрытий, которая основана на одновременной разбалансировке симметрии разрядных токов и магнитных полей внутри анодных секций генераторов плазмы. Экспериментальное исследование этой методики показало, что диапазон возможных концентраций алюминия в TiAlN-покрытии может быть увеличен втрое.

Характеристики

Автор(ы)

Аксёнов Д.С.

Год издания

2016

Количество страниц

161

Язык

Russian

Типы файлов

pdf

Раздел

Ионно-плазменное оборудование и технологии

Качество

excellent

Отзывы

Пока нет отзывов, хотели бы вы добавить свой отзыв?

Добавьте первый отзыв “Повышение функциональных характеристик плазменных фильтров для осаждения многокомпонентных покрытий”

Введите текст вашего объявления о Купле/продаже!

*

*

*