ماشین پوشش یون چند قوس

فناوری آبکاری یونی به طور قابل توجهی چسبندگی و چگالی پوشش ها را با معرفی بمباران یونی با انرژی بالا در طول فرآیند رسوب بخار بهبود می بخشد. در این میان، آبکاری یونی چند قوس (که به آن آبکاری یونی قوس کاتدی نیز گفته می شود) مستقیماً از تخلیه قوس خلاء کاتد سرد برای تبخیر و یونیزه شدن شدید مواد پوشش به طور همزمان استفاده می کند. وانگ فوژن و سایر محققان آن را به عنوان "فناوری آبکاری یونی که از تخلیه قوس خلاء کاتد سرد به عنوان منبع تبخیر و یونیزاسیون استفاده می کند" تعریف می کنند. این روش به نرخ یونیزاسیون 70 تا 90 درصد دست می یابد و آن را به یکی از مستقیم ترین و کارآمدترین روش های دریافت پلاسمای فلزی با چگالی بالا امروزه تبدیل می کند.

هسته آبکاری یونی چند قوس در تخلیه قوس خلاء کاتد سرد نهفته است. تخلیه تمام سطح هدف کاتد را نمی پوشاند، اما بر روی نقاط کاتدی متعددی متمرکز می شود که هر کدام از چند میکرون تا صد میکرون قطر دارند و دائماً در حال حرکت هستند. چگالی جریان در این نقاط می‌تواند به 105~107 A/cm² برسد، و در چنین چگالی توان شدید، لکه‌ها تبخیر انفجاری محلی آنی را تجربه می‌کنند که مستقیماً ماده جامد هدف را از طریق مکانیسم‌هایی مانند انتشار میدان یونیزه می‌کند و یک جت پلاسما متشکل از یون‌های فلزی با چگالی بالا، الکترون‌ها و ذرات خنثی تشکیل می‌دهد. این تبدیل مستقیم از جامد به پلاسما چیزی است که تمام ویژگی های فرآیند این تکنیک را مشخص می کند.

بر اساس مکانیسم فوق، آبکاری یونی چند قوس سه مزیت برجسته را نشان می دهد:

1)نرخ یونیزاسیون بالا و اثر بمباران قوی:ماده فیلم دارای بالاترین نرخ یونیزاسیون است و شرایط فیزیکی کلیدی را برای شبه انتشار و چگالش ناشی از بمباران یونی در طول تشکیل فیلم فراهم می کند که باعث می شود لایه فیلم بسیار چسبنده باشد.

2)انعطاف پذیری در چیدمان منبع تبخیر:هدف کاتد خود منبع تبخیر است، بدون حوضچه مذاب مایع، بنابراین می توان آن را در هر جهت مکانی قرار داد، که انعطاف پذیری قرار دادن منبع را برای قطعات کار بزرگ و با شکل غیرمعمول افزایش می دهد.

3)"تامین یکپارچه مواد و انرژی":منبع قوس هم مواد تشکیل دهنده فیلم و هم یون های پرانرژی را برای بمباران به طور همزمان فراهم می کند. تجهیزات فشرده است، میزان رسوب بالا است و برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب است.

آبکاری یونی چند قوس قبلاً یک سیستم فرآیند بالغ را تشکیل داده است:

1)پوشش های سخت برای قالب های صنعتی:رسوب دادن پوشش های نیترید یا کربنیترید مانند TiN، TiAlN، CrN و AlCrN می تواند مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا ابزارها و قالب ها را چند برابر کند.

2)پوشش های تزئینی و محافظ:در زمینه‌هایی مانند سخت‌افزار معماری، وسایل حمام، و ساعت‌ها، کاردستی دقیق برای دستیابی به قلع طلایی، TiCN مشکی تفنگی، و دیگر پوشش‌های رنگی، ترکیبی از عملکردهای تزئینی و مقاوم در برابر خوردگی استفاده می‌شود.

3)توسعه های دیگر:با پیشرفت فن آوری فیلتراسیون مغناطیسی، کاربردهای آن در پوشش های پیشرفته برای ماشین آلات دقیق، استفاده های زیست پزشکی و حفاظت در دمای بالا نیز به سرعت در حال گسترش است.