Łukowe platerowanie jonowe

Transkrypt

1 Łukowe platerowanie jonowe Typy wyładowania łukowego w zależności od rodzaju emisji elektronów z grzaną katodą z termoemisyjną katodą z katodą wnękową łuk rozłożony łuk z wędrującą plamką katodową dr K.Marszałek 1

2 Urządzenia z kilkoma źródłami plazmy * USA ( Multi-Arc, Vac-Tec ) * RFN ( Plasma und Vakuum Technik GmbH ) * Rosja ( Bułat ) Przeznaczenie Do przemysłowego nanoszenia warstw metalicznych, tlenków, azotków i węglików tytanu. dr K.Marszałek 2

3 dr K.Marszałek 3

4 Charakterystyka wyładowania łukowego dr K.Marszałek 4

5 Schemat procesu łukowego odparowania dr K.Marszałek 5

6 Rozkład potencjału dr K.Marszałek 6

7 Urządzenie łukowe z centralną katodą dr K.Marszałek 7

8 Schemat działania iskrownika Zalety * prosta konstrukcja * dowolna długość katody * możliwość nanoszenia na wewnętrzne powierzchnie cylindrów Wady * mała szybkość nanoszenia * pojedyncze źródło plazmy * brak możliwości sterowania parametrami plazmy dr K.Marszałek 8

9 Urządzenie Bułat ( Rosja, IOS Kraków ) dr K.Marszałek 9

10 Cechy łuku katodowego jest źródłem wysokozjonizowanej, przyśpieszonej, gęstej plazmy metalicznej może działać w warunkach od ultrawysokiej próżni do ciśnienia atmosferycznego ( a nawet nadciśnień ) wpływ ciśnienia gazu, aż do 1 Pa, na wydajność odparowania i jonizację cząstek jest relatywnie mały parametry łuku i plazmy zależą silnie od materiału katody może być używany do odparowania katod wieloskładnikowych dr K.Marszałek 10

11 Oddziaływanie plazmy łuku z podłożem podgrzewanie podłoży przy gęstości energii W m -2 kondensacja cząstek metalu z prawdopodobieństwem przylgnięcia zbliżonym do jedności przemieszczanie atomów i wzbogacanie powierzchni ruchliwymi zaadsorbowanymi atomami o progu energii około 10 ev implantacja jonowa ( mm mechanizmy mieszania - mieszanie kaskadowe - mieszanie z odrzutem - dyfuzja przyśpieszana radiacyjnie ( kilka kev ) dr K.Marszałek 11

12 Parametry łuku z wędrującą plamką promień wyładowania : mm prędkość przemieszczenia plamki : ms -1 ilość plamek : 1 ( dla łuku o I = A ) 2 ( dla większych I ) natężenie prądu w plaźmie : Am -2 gęstość mocy :10 10 Wm -2 natężenie pola elektrycznego :10 10 Vm -1 czas tworzenia plamki : 1,2 4,5 ns dla Cu, czas eksplozji krateru :10-7 s lokalna temperatura łuku : do o C 1,6 6,2 ns dla Mo wzrost prędkości plamki ze wzrostem pola do wartości kilkuset Gaussów (wysycenie v ) dr K.Marszałek 12

13 Procesy oddziaływania plazmy łuku z gazami roboczymi transfer energii z przyśpieszonych jonów do cząstek gazu ( zmniejszenie energii jonów ) rozproszenie jonów ( dyfuzja naładowanych cząstek może poprawić grubość warstwy i równom. bomb. jonowego ) jonizacja, rekombinacja i wymiana ładunku wzbudzenie atomów i emisja hn Wpływ zewnętrznego pola magnet. na plazmę skupienie wiązki w osi pola magnet. przyspieszenie jonów aż do energii kilku kev dr K.Marszałek 13

14 dr K.Marszałek 14

15 dr K.Marszałek 15

16 Linia firmy MetaPlast (RFN) z 8 łukami tarczowymi do pokrywania elementów z metalu (Radom) dr K.Marszałek 16

17 Stanowiska z łukowymi wyrzutniami tarczowymi Urządzenie typu Bułat z dwoma wyrzutniami łukowymi. dr K.Marszałek 17

18 Urządzenie łukowe z centralną katodą dr K.Marszałek 18

19 Karuzelowy uchwyt podłoży dr K.Marszałek 19

20 Autorzy urządzenia dr K.Marszałek 20