Рассмотрение вакуумных ионно-плазменных методов нанесения покрытий. Агнетронные распылительные системы. Сведения об установке вакуумной металлизации. Меры безопасности при обращении с газовыми баллонами. 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 процессе ПХГО покрытие на подложке образуется в ходе химических реакций, активируемых электрическим разрядом в газовой фазе. Метод ПХГО отличается от распыления тем, что используемые газы состоят из полиатомных молекул обычно с низкими потенциалами ионизации в отличие от, например, аргона при распылении. Затем, высота и ширина катода были уменьшены в 4 раза для того чтобы увеличить плотность плазмы и уменьшить количество распыленного материала катода на подложке.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 магнетронный разряд с замкнутым азимутальным дрейфом электронов. 8 а), в которых силовые линии дважды пересекают катод-мишень, выходя из одного полюса и входя в другой, проходя только вблизи поверхности катода и не рассеиваясь в стороны, были названы сбалансированными. МРС с плоской мишенью и различными конфигурациями магнитного поля а - сбалансированная магнитная система; б - несбалансированная с вертикальной составляющей поля, направленной к подложке;Нанесение покрытий с повышенной твердостью и износоустойчивостью на плоские подложки, а также на другие изделия (сверла, хирургический инструмент и т.д.) требует максимального приближения подложки к плазменной области, либо повышения плотности ионного тока на подложку. Несбалансированные МРС с вертикальной составляющей магнитного поля, направленной к подложке (1-й тип несбалансированной конфигурации магнитного поля) В МРС данного типа магнитное поле создается не только у поверхности мишени, но и в пространстве между мишенью и подложкой, что позволяет повысить плотность ионного тока и управлять свойствами осаждаемых покрытий с помощью ионной бомбардировки. В этой системе генерируются боковые вертикальные силовые линии, идущие к подложке, что позволяет увеличить поток заряженных частиц и плазмы в целом на нее. В несбалансированных МРС плазма газового разряда свободно движется вдоль силовых линий магнитного поля к подложке, что приводит к повышенной концентрации заряженных частиц около нее.
План
Оглавление
Введение
1. Специальная часть
1.1 Вакуумные ионно-плазменные методы нанесения покрытий