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
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
dr K.Marszałek 3
Charakterystyka wyładowania łukowego dr K.Marszałek 4
Schemat procesu łukowego odparowania dr K.Marszałek 5
Rozkład potencjału dr K.Marszałek 6
Urządzenie łukowe z centralną katodą dr K.Marszałek 7
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
Urządzenie Bułat ( Rosja, IOS Kraków ) dr K.Marszałek 9
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
Oddziaływanie plazmy łuku z podłożem podgrzewanie podłoży przy gęstości energii 10 2 10 6 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 ( 10 100 mm mechanizmy mieszania - mieszanie kaskadowe - mieszanie z odrzutem - dyfuzja przyśpieszana radiacyjnie ( kilka kev ) dr K.Marszałek 11
Parametry łuku z wędrującą plamką promień wyładowania : 10 100 mm prędkość przemieszczenia plamki : 1 100 ms -1 ilość plamek : 1 ( dla łuku o I = 10 100A ) 2 ( dla większych I ) natężenie prądu w plaźmie : 10 8-10 11 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 9000 10000 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
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
dr K.Marszałek 14
dr K.Marszałek 15
Linia firmy MetaPlast (RFN) z 8 łukami tarczowymi do pokrywania elementów z metalu (Radom) dr K.Marszałek 16
Stanowiska z łukowymi wyrzutniami tarczowymi Urządzenie typu Bułat z dwoma wyrzutniami łukowymi. dr K.Marszałek 17
Urządzenie łukowe z centralną katodą dr K.Marszałek 18
Karuzelowy uchwyt podłoży dr K.Marszałek 19
Autorzy urządzenia dr K.Marszałek 20