Króm kvikmyndir og króm nítríð kvikmyndir
Jan 05, 2018| Króm kvikmyndir
Harðkróm húðun hefur verið í kringum langan tíma og hægt er að nota til að auka slit og tæringu við verkfæri og vélarhluti, td stimplahringa, vökvahylki og mót. Mjög þunnt króm kvikmyndir eru oft notuð til skreytingar í bíl eða húsgögnum iðnaður. Önnur gerð umsóknar króm er króm-á-gler grímur fyrir photolithography í microelectronics iðnaður. Hin hefðbundna afhendingu aðferð við Cr er króm málun, blautur raflausn aðferð. Hins vegar notar þessi aðferð sexklóru króm sem er krabbameinsvaldandi og það er því nauðsynlegt að skipta um það með heilsu og umhverfisvænum hætti, td PVD aðferð. Sputtered eða cathodic boga evaporated Cr, CrN, og CrC, en einnig króm frjáls húðun eins og demantur-eins kolefni (DLC), eru talin möguleg staðgöngum fyrir rafhúðaðar harða króm húðun í stórum stíl iðnaðar forrit.
Sprenging króm er frekar hægur. Í magnetron sputtered Cr / CrN og Cr / Cr 2 N fjöllaga húðun var sprautun krómlaganna með φ150 mm segulmagnaðir með 10 μm / klst. (≈ 170 nm / mín) á -20V hlutdrægum stál hvarfefni við markstraum 4 A (≈ 23 mA / cm 2).
Þróun áferð í RF sputtered Cr kvikmyndum er fjallað í vinnu eftir Feng et al. þar sem fyrirmynd byggir á lágmörkun á yfirborði og tengivirkni. Líkanið var prófað í Cr depositions á gler hvarfefni við mismunandi aðstæður. Myndin hafði alltaf Cr (110) áferð þegar hún var lögð inn á gler hvarfefni við stofuhita en þegar upphitunin var 250 ° C var (110) eða (002) áferðin ákvarðaður með magni afhent orku frá Ar jónum eða Cr atómum. The Cr (110) valinn stefna var studdur af sprengju á gler hvarfinu. Stjórnun á ákjósanlegri stefnumörkun er mikilvægt, td þegar Cr kvikmyndirnar eru notaðar sem undirlag fyrir kóbalt-undirstaða segulmagnaðir kvikmyndir, þar sem Cr (200) áferðin er æskileg.
Krómnítríð kvikmyndir
Krómnítríðfilmar sýna framúrskarandi tæringar- og klæðastig og mikla hitastöðugleika. Það er hægt að leggja inn þykk (nokkrar 10 μm) CrN kvikmyndir þökk sé fínu korni og lágt streitu uppbyggingu. Þessi staðreynd ásamt CrN er minna brothætt en TiN, en enn frekar erfitt, gerir CrN meira hentugur fyrir yfirborðsvörn á tiltölulega mjúkum hvarfefnum eins og álleiður og ryðfríu stáli. Viðloðun við stál er oft góð en hægt er að auka hana með millistig Cr-lagi. Stoichiometric eða nær stoichiometric CrN húðun hefur rúmmetra NaCl mannvirki. Með lítilli köfnunarefnisinnihald geta erfiðari hexagonal Cr 2 N stigin birst. Króm er minna viðbrögð málmur en títan og það hefur afleiðing fyrir viðbrögð PVD. Nauðsynlegt köfnunarspennuþrýstingur til að mynda stoichiometric CrN kvikmyndir er hærri en fyrir stoichiometric TiN. Dæmigertar eignir viðskiptahúð eru hörku 1750 HV og varma stöðugleiki allt að 700 ° C.
Hár hitastöðugleiki gerir CrN-húðun mjög hentugur fyrir slit og tæringu í vinnsluferli við hækkað hitastig, td í steypuþrýstingi undir þrýstingi. Dæmi um CrN húðuð hluti eru plast mót, extrusion deyr og verkfæri til vinnslu og kulda mynda málma sem Cu og Ti.
Sameiginleg losunarmöguleikar fyrir CrN kvikmyndir eru hvarfgjafar segulmagnaðir sprautun og boga uppgufun. DC magnetron sputtering var notuð til að rannsaka áhrif valið stefnumörkun á vélrænni eiginleika CrN húðun. Tvö húðun var framleidd með heildarþrýstingi 0,27 Pa (2 mTorr), markastraumi 2,5 A, OEM stjórnandi N 2 flæði og við mismunandi DC spenna spennu a) 70 V og b) 120 V. Afhleðslan var ~ 18 og ~ 28 nm / mín. Afleiddar kvikmyndir voru a) CrN með ákjósanlegri stefnumörkun á (200), súlulaga uppbyggingu og hörku 2300 HV og b) Cr2N með ákjósanlegri stefnu í (111) þéttri uppbyggingu og nokkuð hærri hörku (2400 HV) en með veikari viðloðun við stálið (SKD11) hvarfefna.
Mikil gengisfall af CrN x með DC magnetron sputtering með pulsed DC bias var rannsakað af Nam et al. Filmarnir voru sputtered með miða aflþéttni 13 W / cm2 við stöðugan argonþrýsting 0,24 Pa (1,8 mTorr) og köfnunarefnisflæðið var mismunandi frá 0 til 45 sccm og fjölbreytt tvöfaldur spennu. Þetta gerði það mögulegt að stjórna örbyggingu og fasa samsetningu CrN x kvikmyndanna. Hámarkshleðslan var 210 nm / mín. Fyrir Cr 2 N (89% af hraðanum fyrir hreint Cr-útfellingu) og hámarkshárleiki var 2250 kg / mm 2 (Knoop) fyrir blönduð fasa CrN + Cr. Sama hópur hefur einnig gert rannsókn á eiginleikum CrN x kvikmyndanna sem eru afhent við mismunandi frásogshraða. Í þessari rannsókn notuðu þeir stöðugan spenna spennu á -100V og stöðugri argonþrýstingi 0,2 Pa (1,5 mTorr) og notuðu markþéttni 5, 10 og 13,2 W / cm 2 og köfnunarefnisrennslan var fjölbreytt frá 0 til 160 sccm. Þeir komust að þeirri niðurstöðu að útblásturshraði CrN jókst línulega með markþéttni (hámark 430 nm / mín við 13,2 W / cm 2 ) og að kvikmyndastimpillinn var breyttur frá togstyrk til þjöppunar með aukinni brottfallshraða. Enn fremur fannst hæsta hörku og besta viðloðun fyrir kvikmyndina sem var lögð inn við hámarksstyrkþéttleika vegna mikillar þjöppunarstreymis og mikillar hreyfanleika hreyfimyndunar.
Carbide verkfæri húðuð með Cr x N y kvikmyndum með því að nota RF magnetron sputtering hefur verið prófað í vinnslu á viði. Fyrir uppbyggingu og efnafræðilega greiningu voru kvikmyndirnar afhentar á Si hvarfefni. Innheimtir voru gerðar á RF-völdum 450 W og 650 W og fjölbreyttri heildarþrýstingur frá 0,1 til 1 Pa. Innihaldstímar voru valdir á milli 15 og 80 mínútur með hámarkshraða á bilinu 4,4 μm / klst. (73 nm / mín) fyrir Cr 2 N. The Cr 2 N kvikmyndir höfðu súlulaga uppbyggingu meðan CrN kvikmyndir virtust vera featureless með hámarkshörku 2100 HV. Cr 2 N kvikmyndir fundust að vera erfiðara en minna festandi en CrN kvikmyndirnar.
RF sprauta mælingar var einnig notaður til rannsóknar á CrN x kvikmyndum sem var afhent innan breiddar köfnunarefnis hluta þrýstings bilsins 0,005 - 30 Pa þar sem efnafræðilega og vélræna eiginleika voru greind. Markmiðið var haldið stöðugt við 300 W (miðpunktur þéttleiki var 6,8 W / cm 2 ) og Ar hlutaþrýstingsfasti við 0,3 Pa. Stoichiometric Cr 2 N fékkst fyrir köfnunarefnisþrýsting á milli 0,02 og 0,04 Pa og storknometrísk CrN var fengin fyrir 0,3 Pa, meðan á öðrum þrýstingi voru CrN og Cr2N fasarnir blandaðir. Niðurstaðan var sú að hægt væri að stjórna köfnunarefnisinnihaldi í CrN x kvikmyndum með því að breyta köfnunarefnisþrýstingi, en ekki óháð útfellinguhlutfalli og örbyggingu. Cr 2 N kvikmyndirnar voru mjög harðir (27,1 GPa) og stífur (E = 348 GPa), einfasa CrN var næstum jafn erfitt eins og Cr 2 N en meira teygjanlegt (E = 300 GPa) og úthreinsunin var lægri.
Örbyggingin og vélrænni eiginleikar krómnítríðfilma sem voru settar á háhraða stál hvarfefni með hvarfboga uppgufun voru rannsökuð af Odén et al. 10 μm þykkir kvikmyndir voru afhentir í 220 mínútur við köfnunarspennuþrýsting á 8 Pa og mismunandi neikvæðar undirlagsbreytingar frá 20 til 400 V. Örbyggingin á kvikmyndunum var þétt og dálítið, ákjósanlegt viðmiðunin var CrN (220) og CrN (220) áferð stuðullinn jókst með aukinni neikvæða hlutdrægni allt að 200V. Hámarks nanohardness á 29 GPa var náð fyrir undirlagsdrif af -100 V.
The CrN húðun fyrir hollur umsókn, klippa verkfæri til að vinna kopar, voru framleidd með bakskaut boga jón plating. Þessar kvikmyndir voru afhentir við köfnunarspennuþrýsting á 4 Pa og mismunandi neikvæðar undirlagsbreytingar, 0-200 V. Æskilegri stefna var CrN (111) og örbyggingin var þétt og dálkuð. Kornastærðin minnkaði með aukinni hlutdrægni og hámarks Vickers ör hörku var náð fyrir hlutdrægni 100 V og hámarksþrýstingslækkandi streitu. Skurðpunktarprófanir sýndu að kvikmynd hörku og leifar streita væri ekki hægt að taka sem mælikvarði á árangur í milling kopar.
