Напилення - титан - Велика Енциклопедія Нафти та Газа
Напилення - титан
Напилення титану виробляють приблизно через 10 сек після його розплавлення, так як титан - геттер і на початку його випаровування йде інтенсивне газовиділення, що забруднює плівку, що осаджується, молекулами газів. [1]
Перед напиленням титану проводиться очищення поверхні підкладок у тліючому розряді серед залишкових газів з тиском p10 - - 10 - 2 тор. Після її закінчення утворюють вакуум, необхідний для початку напилення титану. [2]
На базі надвисококовакуумного титанового насоса, що охолоджується, СТОН розроблений агрегат АВТО-20М, в якому застосовується напилення титану на поверхню, що охолоджується рідким азотом. Електроннопроменевий випарник титану характеризується малими тепловими втратами. Агрегат знегаджується прогріванням при 400 С і відрізняється низьким залишковим тиском близько 10 - 12 тор. [3]
Граничний вакуум, що створюється за допомогою геттерно-іонних насосів, може бути значно покращений, якщо проводити напилення титану на поверхню, що має температуру рідкого азоту. Такі насоси, звані азотитами, мають питомої сорбцією, приблизно в 5 разів вище, ніж сорбція титаном, нанесеним на поверхню, що знаходиться при кімнатній температурі. Відкачування азотитами порівняно з сорбцією титаном на тепловій поверхні не призводить до виділення в об'єм сторонніх газів, наприклад, метану. Граничний вакуум, який отримується за допомогою азотитів, досягає 2 - 10 - 10 мм рт. ст. Параметром, що обмежує застосування насоса в області високих тисків є кількість молекул титану, що випаровується в одиницю часу. [4]
Щоб виключити вплив залишкових газів, що адсорбуються міддю на повітрі перед напиленням на підкладку, як і при напилюванні титану, проводиться відпил на заслінкупротягом 10 с. Після закінчення випаровування міді дифузійний насос продовжує працювати при діючій пастці азотної ще приблизно 5 - 10 хв. Це викликано тим, що при напиленні підкладка розігрівається до температури 100 - 160 С, за якої мідь легко окислюється навіть при невеликій кількості залишкових газів. Після охолодження підкладки подача рідкого азоту на пастку та відкачування припиняються. Розгерметизація установки відбувається після того, як температура підкладок знизиться до 40 - 50 С. [5]
Вважають, що це явище пов'язане зі зміною розподілу щільності іонного струму по поверхні катода, що спонукається будь-якими змінами умов роботи насоса, чи це коливання напруги в мережі або природна зміна тиску газу, що відкачується, і його складу. При цьому відбувається перевищення розпилення над напилюванням титану в тих місцях, де за нормальних умов відбувалося накопичення геттера, та виділення раніше поглиненого у цих місцях газу. Наявність канавок на поверхні катода їсть її більш неоднорідною щодо іонного бомбардування. На дні канавок напилення титану завжди перевершує його розпилення і тому там аргон ефективно замуровується. Застосування ребристих катодів приблизно п'ять разів підвищує швидкість дії насоса по аргону, але знижує ресурс роботи. Вони складаються з багатокомірного анода, з обох боків якого розташовані теж комірчасті титанові катоди. Анод та катоди вміщені всередині корпусу насоса, який є колектором іонів. Частина рухаються з області анода 2 іонів потрапляє на комірчасті катоди 3, інтенсивно розпорошуючи їх. Основна маса іонів проходить крізь отвори осередків катода, сповільнюється в його електричному полі і потрапляє на колектор. [7]
Перед напилюванням титану проводиться очищення поверхні підкладоктліючому розряді серед залишкових газів з тиском p10 - - 10 - 2 тор. Після її закінчення створюють вакуум, необхідний початку напилення титану . [8]
Відкачування інертних газів у магніторозрядних насосах відбувається в основному на катодах шляхом впровадження в них швидких іонів, які після нейтралізації утримуються силами фізичної адсорбції. Безперервно напилюваний титан замуровує сорбовані молекули. Розпилення матеріалу катода веде до вивільнення частини молекул газу, тому в основному вони утримуються лише на периферії катода, де швидкість розпилення менша за швидкість напилення титану. [9]
Вважають, що це явище пов'язане зі зміною розподілу щільності іонного струму по поверхні катода, що спонукається будь-якими змінами умов роботи насоса, чи це коливання напруги в мережі або природна зміна тиску газу, що відкачується, і його складу. При цьому відбувається перевищення розпилення над напилюванням титану в тих місцях, де за нормальних умов відбувалося накопичення геттера, та виділення раніше поглиненого у цих місцях газу. Наявність канавок на поверхні катода їсть її більш неоднорідною щодо іонного бомбардування. На дні канавок напилення титану завжди перевершує його розпилення і тому там аргон ефективно замуровується. Застосування ребристих катодів приблизно п'ять разів підвищує швидкість дії насоса по аргону, але знижує ресурс роботи. Вони складаються з багатокомірного анода, з обох боків якого розташовані теж комірчасті титанові катоди. Анод та катоди вміщені всередині корпусу насоса, який є колектором іонів. Частина рухаються з області анода 2 іонів потрапляє на комірчасті катоди 3, інтенсивно розпорошуючи їх. Основна маса іонів проходить крізь отвори осередків катода, сповільнюється в йогоелектричне поле і потрапляє на колектор. [11]
При плазмовому напиленні переведений в рідкий стан матеріал у вигляді крапель захоплюється іонізованим потоком газу, потрапляє на поверхню, що покривається, розтікається і утворює покриття. Тому речовини, що використовуються при плазмовому напиленні, повинні плавитися у факелі без розкладання та сублімації. Запобігання напилюваних матеріалів від окислення досягається екрануванням факела кільцевим потоком інертного газу. Але навіть у цих умовах багато матеріалів у процесі плазмового напилення зазнають зміни хімічного складу. Зміна складу напилюваного матеріалу може бути викликано термічною дисоціацією, інконгруентним плавленням та ін Найбільшою стійкістю в іонізованому потоці мають тугоплавкі оксиди і деякі тугоплавкі метали. Слід підкреслити, що стійкість речовин у факелі залежить не тільки від природи матеріалу, що напилюється, але також і від складу робочого газу. Так, наприклад, при напиленні титану за допомогою іонізованого потоку аргону виходить покриття, яке складається з металевого титану. Заміна аргону азотом призводить до утворення нітриду титану. [12]