совується один з трьох методів іонного осадження. До них відносяться:
· випаровування електронним пучком,
· випаровування електричною дугою (метод КІБ),
· розпорошення (магнетрон) іонним бомбардуванням.
Процеси протікають в середовищі інертного газу в присутності реакційного газу (наприклад, азоту та/або ацетилену) при негативному напрузі зсуву на просторі, що покривається матеріалі. Для поліпшення переносу часток в камері підтримується знижений тиск (менше 10 2 бар або близько 1 Па) або високий вакуум (10 ~ 5 бар або 10" 3 Па).
Оскільки покриття наноситься тільки на поверхні, звернені в бік джерела частинок, що покриваються матеріал повинен здійснювати складне планетарний рух. Для реалізації такого руху матеріал поміщають на спеціальні підставки
Практично всі сучасні установки працюють по замкнутому циклу, включающему:
· завантаження в очищену камеру підставки з ретельно очищеним матеріалом (інструментом), на який буде наноситися покриття;
· відкачування повітря з камери;
· нагрів камери і матеріалу зовнішнім джерелом і іонним бомбардуванням (при позитивному напрузі зсуву на матеріалі);
· очистку матеріалу іонним травленням (аргонно-іонним або метало-іонним) з наступним відсмоктуванням забруднень (рис. 1.14);
· випаровування або розпорошення і іонізацію матеріалу мішені (наприклад, титану) з одночасною подачею енергії, робочого газу (наприклад, аргону) і реакційного газу (азоту для утворення нітридів, вуглеводню для утворення карбідів і кисню для утворення оксидів); перенос часток (іонів, атомів, молекул, електронів, радикалів) в середовищі іонізованого газу (плазмі);
· зіткнення частинок з матеріалом і конденсацію (для поліпшення процесу застосовується негативне напруга зсуву на матеріалі);
· охолодження камери і матеріалу;
· вивантаження підставки з матеріалом після вирівнювання тиску.
Малюнок 1.14 - Іонна очистка матеріалу
При правильно підібраних параметрах процес виконується автоматично з високим ступенем надійності і відтворюваності. Обов'язкова умова - ретельне очищення матеріалу перед нанесенням покриття, здійснювана послідовною обробкою (відмиванням) в декількох хімічних середовищах, частково з ультразвуковою обробкою. Після цього слід промивка в чистій воді і сушка. Інструмент не повинен мати ніяких слідів термічної обробки. Особлива увага приділяється також очищення внутрішніх каналів підведення і дегазації місць пайки. Для підготовки поверхні під покриття часто застосовується мікроструйний обробка.
Малюнок 1.15 - метод випаровування електронним променем
В установках, що використовують випаровування електронним пучком, до катода з тліючої дугою підводиться висока напруга (1-10 кВ). У результаті створюється сфокусований і прискорений пучок електронів (близько 200 А), який направляється на мішень з металевим матеріалом покриття (рис. 1.15). Мішень встановлена ??в центрі горизонтально розташованого котла з графіту, кераміки або міді. До котла підведено позитивне напруга. До противолежащей підставці з покриваються інструментами підведено негативна напруга, зване напругою зміщення. Позитивні іони випаруваного речовини (наприклад, титану) вступають в реакцію з реакційним газом (наприклад, азотом) і утворюють матеріал покриття (нітрид титану), який осідає на просторі, що покривається інструменті. Камера покриття виготовляється з нержавіючої сталі з подвійними стінками з системами нагрівання та охолодження.
Малюнок 1.16 - Метод КІБ (конденсація в умовах іонного бомбардування)
При використанні дугового випаровування запалюється електрична дуга (рис. 1.16). У літературі метод носить назву КІБ (конденсація з плазмової фази в умовах іонного бомбардування). Після запалювання дуги її переміщення по поверхні мішені, встановленої в мідному охолоджуваному катоді, управляється за допомогою системи магнітів. Основна мета - забезпечити рівномірний видалення матеріалу з поверхні мішені і продовжити термін її служби. Катод встановлюється вертикально на стінки камери, і до нього підводиться негативна напруга. У момент розпалу дуги на поверхні мішені виникає місцевий розплав (рис. 1.17а). Починається випаровування металу мішені (рис. 1.17б і 1.17в), однак при випаровуванні разом з іонами матеріалу також прискорюються неіонізовані частки металу (краплі) (рис. 1.17г), які також осідають на поверхню інструменту. Наявність такої крапельної фази є основним недоліком дугового методу, так як краплі погіршують якість покриття.
...
