Вакуумные ионно-плазменные методы нанесения покрытий, их отличительные черты. Магнетронные распылительные системы, их описание и специфика. Сущность модернизации, процесс установки вакуумной металлизации. Влияние электромагнитных полей на экологию.
Аннотация к работе
Цель работы - разработка оборудования для нанесения равномерных антидеструкционных покрытий на подложки большой площади (топливные и кислородные баки космических аппаратов) на базе установки вакуумной металлизации типа УВМ-1200. Эффективность, долговечность, надежность деталей, узлов машин и приборов в значительной степени определяется не объемными, а поверхностными свойствами используемых материалов. Нанесение тонкопленочных покрытий дает большие возможности по получению необходимых поверхностных свойств изделий. Тонкопленочное покрытие позволяет изменить химический состав и структуру поверхности, ее физические и химические свойства, степень чистоты обработки поверхности и ее микрогеометрию. К таким изделиям, в частности, относятся применяемые в космических аппаратах бак окислителя и бак для горючего.По способу формирования ионно-плазменных потоков методы нанесения покрытий делятся на два основных класса - методы плазмохимического газофазного осаждения (ПХГО) и методы физического газофазного осаждения (ФГО). Химическое газофазное осаждение является процессом, в котором устойчивые твердые продукты реакции зарождаются и растут на подложке в среде с протекающими в ней химическими реакциями (диссоциация, восстановление и др.). В этом процессе используются различные источники энергии, такие, например, как плазма, ультрафиолетовое излучение и т.д. Процесс химического газофазного осаждения, активируемого плазмой (ПХГО), разработан относительно недавно (1974-1978 гг.), главным образом для получения тонких пленок, предназначенных для исследования в микроэлектронике, оптике и солнечной энергетике. В процессе ПХГО покрытие на подложке образуется в ходе химических реакций, активируемых электрическим разрядом в газовой фазе.С повышением температуры нагрева испарение интенсифицируется. Нагрев резистивным способом обеспечивается за счет тепла, выделяемого при прохождении электрического тока непосредственно через напыляемый материал или через испаритель, в котором он помещается. Для получения пленок заданной толщины следует либо загружать в нагреватель строго фиксированную навеску испаряемого материала и проводить процесс до ее полного испарения, либо непрерывно контролировать скорость испарения или толщину осаждаемой пленки, а возможно, и то и другое одновременно. В таких испарителях химически активные испаряемые материалы помещаются в оксидные тигли, вокруг которых намотан проволочный спиральный нагреватель. В таких испарителях электронный пучок из электронной пушки направляется на испаряемый материал, который обычно помещается в водоохлаждаемый тигель.Распыление - это процесс передачи импульса, в котором быстрая частица, например ион аргона Ar , выбивает атом с поверхности (как правило) катода. Распыленным атомам передается порядка 1% энергии бомбардирующей частицы, тогда как около 75% энергии расходуется на нагрев мишени (катода). При кинетических энергиях, превышающих энергию связи атомов в кристаллической решетке, бомбардировка вызывает разрушение приповерхностного слоя и выброс атомов в паровую фазу (распыление). Коэффициент распыления определяется энергией и направлением падения ионов, природой взаимодействующих материалов, кристаллографической структурой и атомным строением бомбардируемой поверхности. В данном методе для распыления используется пучок ионов с энергией 500-1000 ЭВ, испускаемый автономным ионным источником.Первоначально для распыления различных материалов в основном использовались цилиндрические коаксиальные магнетронные распылительные системы (МРС) нормального и инверсного типа [8]. Магнитное поле создается в них либо за счет внешнего соленоида и заполняет все пространство между электродами и подложкой, либо постоянными магнитами, которые создают локализованное дугообразное поле. Процессы ионизации, возбуждения, свечения газа происходят в основном в этой области за счет столкновения вторичных катодных электронов с молекулами газа. Распыляют материал катода (мишени) и инициируют вторичную эмиссию электронов, которые необходимы для поддержания разряда, ионы, идущие из плазмы на катод. Катодные вторичные электроны также ускоряются полем прикатодного слоя, но благодаря закручивающему действию на них магнитного поля предотвращается бомбардировка ими подложки, а также уход их на анод по короткому пути.Первые попытки получить МРС с плоским катодом были предприняты для техники распыления в аномальном тлеющем разряде, когда создавали поперечное магнитное поле с прямыми силовыми линиями. Существенным недостатком такой системы является то, что азимутальная неоднородность магнитного поля и незамкнутость поперечного дрейфа заряженных частиц, которые уходили на края электродов, затрудняло поддержание разряда при низких давлениях и делало его неравномерным.Дальнейшее развитие [11] МРС привело к созданию конструкций, в которых, для повышения эффективности, магнитная система имела магнитопровод, благодаря которому силовые линии магнитного поля имели замкнутую арочную форму. В таком магнитном поле поддерживался магн
План
Оглавление
Введение
1. Специальная часть
1.1 Вакуумные ионно-плазменные методы нанесения покрытий