Такая ситуация распространена на производствах: у клиента срочный заказ, на который нужно всего несколько десятков инструментов, а мощность печи — несколько тысяч. Должен ли он быть включен или выключен?
Чтобы сэкономить время, часто инструменты кладут прямо в печь. Результат? Разница в цвете, растрескивание пленки или даже размягчение подложки после отжига.
На этом этапе техник часто корректирует параметры, проверяет газы и подозревает целевой материал, но упускает из виду самый незаметный фактор —-печь недогружена.
Сегодня мы обсудим «божественную помощь» при гальваническом покрытии инструментов (особенно чувствительных покрытий, таких как DLC), которое легко принять за металлолом-имитатор нагрузки.
Так называемые-"параметры процесса" на самом деле являются "параметрами полной-загрузки".
Многие инженеры по нанесению покрытий ошибочно полагают, что если они правильно выставят напряжение, ток, давление газа и температуру, качество покрытия будет стабильным.
Это совершенно неправильно.
Вакуумное покрытие PVD по сути представляет собой динамическое равновесие в плазменной среде. Все устанавливаемые вами параметры (такие как ток смещения и целевой ток) настраиваются на основе предварительно установленной «нагрузки».
Когда печь заполнена, плазма равномерно «окутывает» тысячи заготовок; но что произойдет, если в печи окажется только одна-десятая часть заготовок при одинаковой плотности мощности?
Плазма будет безжалостно атаковать немногие оставшиеся заготовки.
Это похоже на использование огня, который изначально предназначался для приготовления кастрюли с мясом, но теперь позволяет приготовить только два ломтика; неизбежный результат —-мясо подгорает, а кастрюля может даже прогореть.
Три основные функции искусственных грузов
При покрытии инструментов высокого-класса, особенно при нанесении-безводородных DLC или покрытий высокой-твердости, использование имитаторов (выброшенных держателей инструментов, специализированных приспособлений или заменителей) необходимо не для эстетических целей, а для выживания.
1. Стабилизировать «тепловую инерцию» для предотвращения отжига подложки.
Теплопроводность в вакууме очень медленная; оно зависит главным образом от радиации.
Если в вакуумной камере слишком мало заготовок, общая теплоемкость сильно снижается. При той же мощности нагрева или энергии бомбардировки скорость нагрева заготовки будет такой же, как у ракеты.
Последствие: Ваш инструмент может показывать температуру всего 450 градусов, но локальная температура острых углов или режущих кромок заготовки, возможно, уже превысила температуру отпуска быстрорежущей-стали.
Исход: Покрытие было в порядке, но твердость инструмента снизилась, что привело к его поломке сразу же после использования пользователем. Цель искусственной нагрузки — действовать как большой «поглотитель тепла», контролируя температуру и делая кривую нагрева плавной и управляемой.
2. «Обман» источника питания на стабильное напряжение смещения
Источники питания смещения должны определять импеданс нагрузки во время работы.
Если заготовок слишком мало, сопротивление нагрузки будет сильно различаться. Согласующая сеть источника питания может работать неоптимально и даже часто обнаруживать ложное образование дуги, что приводит к частым-отключениям питания или искажению формы сигнала.
Последствия: Плохая адгезия покрытия и даже точечная коррозия, вызванная мгновенным воздействием высокого напряжения, разрушающим края заготовки.
Результат: при добавлении эквивалентной нагрузки источник питания воспринимает «знакомую» среду импеданса, что приводит к плавной и стабильной форме выходного сигнала.
3. Улучшение распределения газовых потоков и плотности плазмы (особенно DLC)
Покрытия DLC (алмаз-подобный углерод) чрезвычайно чувствительны к внутренним напряжениям.
Если во время осаждения углеродной пленки нагрузка слишком мала, избытку ионов углерода некуда деваться, что приводит к чрезмерно высокой скорости локального осаждения и резкому увеличению внутреннего напряжения внутри пленки.
Последствия: Пленка может треснуть в вакууме перед выходом из камеры или автоматически отслоиться, если оставить ее на несколько дней после выхода из камеры.
Решение: Имитационная загрузка, занимая пространство, моделирует возмущения потока газа и его потребление в условиях полной нагрузки, гарантируя, что скорость потребления реактивных газов поддерживается в пределах технологического окна.
Имитатор груза – это не «мусорный бак».
Поскольку макет груза так важен, не можете ли вы просто выбросить старый металлолом?
Это вторая распространенная ошибка, которую допускают многие фабрики.
1. Манекен груза должен быть «чистым». Многие операторы просто бросают ржавые железные блоки или промасленные-приспособления, чтобы заполнить пространство.
Эти грязные вещи при нагревании в вакууме выделяют большое количество паров воды и масла (дегазация).
Рекомендация: Имитаторы груза также должны пройти стандартную процедуру очистки, по крайней мере, для того, чтобы убедиться, что на них нет масла и ржавчины.
2. Геометрия должна быть «похожей».
Если вы наносите покрытие на тонкую концевую фрезу, в идеале искусственная нагрузка также должна представлять собой аналогичный предмет в форме стержня-.
Если вы поместите большую плоскую пластину в качестве имитации груза, распределение ее электрического поля (краевой эффект) будет совершенно иным, чем у тонкого стержня, что серьезно повлияет на однородность покрытия близлежащей заготовки.
