НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Kirillov_E.pdf (1019.97Кб)

УДК 66.088

Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

Метод вакуумного дугового испарения широко используется для нанесения функциональных покрытий. Часто применяется схема торцевого дугового испарителя с фиксацией катодного пятна кольцевым электростатическим экраном, охватывающим катод. При этом для осуществления равномерной выработки катод помещается в осесимметричное расходящееся магнитное поле. При такой схеме стабилизации разряда на поверхности катода формируется профиль выработки в форме «чаши» с высокими стенками (буртиком). В начале работы на невыработанном катоде заранее механическим путём формируется буртик высотой от 2 до 3 мм, который в процессе работы увеличивается в высоте за счёт выработки центральной части катода. Растущий в процессе работы дугового испарителя буртик, может влиять на равномерность осаждаемого покрытия.
В данной работе было проведено исследование влияния высоты буртика на равномерность осаждаемого покрытия. Материалом катода для испытаний служил алюминиевый сплав Д16. В качестве протяжённой подложки служило флоат-стекло М1, расположенное параллельно рабочей поверхности катода. Измерения толщины покрытия были выполнены контактным профилометром каждые 50 мм длины подложки. Были получены распределения толщины покрытия вдоль подложки для нового катода, после 6 часов и после 12 часов непрерывной работы. Разница в толщине покрытия на расстоянии от центра подложки 50 мм составила 12 %. По полученным распределениям толщины покрытия на плоской подложке рассчитывалось угловое распределение испарённого с поверхности катода вещества при различных выработках катода дугового испарителя. Показано, что угловое распределение испарённого вещества для нового катода незначительно отличается от закона Ламберта-Кнудсена. По мере выработки катода расхождение с косинусоидальным законом увеличивается.
Незначительное расхождение от косинусоидального распределения наличием небольшого буртика на кромке катода и расстоянием до подложки, сравнимым с диаметром катода, что не позволяет считать катод точечным источником. Дальнейшее расхождение определяется значительным ростом высоты буртика и перехватыванием им части испарённого материала.

1. Андреев А.А., Саблев Л.П., Шулаев В.М., Григорьев С.М. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. 236 с.
2. Технология тонких пленок: справочник. Т. 1. Изготовление тонких пленок : пер. с англ. / под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга; пер. с англ. под ред. М.И. Елинсона, Г.Г. Смолко. М.: Советское радио, 1977. 664 с.
3. Марахтанов М.К., Духопельников Д.В., Жуков А.В., Кириллов Д.В., Мелик-Парсаданян А.К., Пархоменко Ю.Н. Вакуумная дуга с монокристаллическим кремниевым катодом для получения наноструктурированных материалов // Справочник. Инженерный журнал. 2008. № 9. С. 22-27.
4. Мубояджян С.А., Луценко А.Н., Александров Д.А., Горлов Д.С. Исследование возможности повышения служебных характеристик лопаток компрессора ГТД методом ионного модифицирования поверхности // Электронный научный журнал «Труды ВИАМ». 2013. № 1. Режим доступа: http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=2 (дата обращения 01.03.2014).
5. Straumal B., Gust W., Vershinin N., Dimitriou R., Rabkin E. Nanostructured vacuum arc deposited titanium coatings // Mater. Phys. Mech. 2002. No. 5. P. 39-42.
6. Духопельников Д.В., Кириллов Д.В., Воробьёв Е.В., Ивахненко С.Г. Влияние выработки катода дугового испарителя на угловое распределение продуктов эрозии // Материалы IX Международной научно-технической конференции «Вакуумная техника, материалы и технология» (Москва, 15-17 апреля 2014 г.) / под ред. С.Б. Нестерова. М.: НОВЕЛЛА, 2014.
7. Костржицкий А.И., Карпов В.Ф., Кабанченко М.П., Соловьева О.Н. Справочник оператора установок по нанесению покрытий в вакууме. М.: Машиностроение, 1991. 176 с.