Chromium Films ak fim Nitride chromium
Jan 05, 2018| Fim chromium
Penti chromium difisil yo te alantou pou yon tan long epi yo ka itilize ogmante mete ak rezistans korozyon nan zouti ak konpozan machin, tankou bag piston, silendrik idwolik, ak mwazi. Trè fim chromium yo souvan itilize pou rezon dekoratif nan endistri machin oswa mobil. Yon lòt kalite aplikasyon nan chromium se mask yo chrome-sou-vè pou fotolithografi nan endistri a microelectronics. Metòd la depo tradisyonèl pou CR se kromeman plating, yon mouye elektwolitik metòd. Sepandan metòd sa a itilize chromium hexavalent ki se kanserojèn ak li Se poutèt sa nesesè ranplase li pa metòd sante ak anviwònman anviwònman frekans, pou egzanp yon metòd PVD. Sputtered oswa kadodik ar evapore Cr, CrN, ak CrC, men tou, chromium penti gratis tankou dyaman ki tankou kabòn (DLC), yo konsidere kòm posib ranplasman pou penti galvanik difisil difisil nan gwo echèl aplikasyon endistriyèl yo.
Spidèr a nan kwòm se byen ralanti. Nan lwil oliv spoutan Cr / CrN ak Cr / Cr 2 N yo te kouch chromium sputtered pa yon mayetik φ150 mm nan yon pousantaj de 10 μm / h (≈170 nm / min) sou substrates asye -20V asye nan yon aktyèl sib 4 A (≈ 23 mA / cm 2).
Devlopman an nan teksti nan RF fwote CR fim yo diskite nan yon travay pa Feng et al. kote yo pwopoze yon modèl ki baze sou minimize sifas ak enèji interfacial yo. Te modèl la teste nan depozisyon CR sou substrater vè nan kondisyon diferan. Fim yo toujou te gen teksti Cr (110) lè yo te depoze sou substrater vè nan tanperati chanm, men lè prechofe 250 ° C (110) oswa (002) teksti yo te detèmine pa kantite lajan an nan depoze enèji nan Ar ions oswa atòm Cr. Te Cr (110) oryantasyon an pi pito te favorize pa bonbadman substra an vè. Kontwòl nan oryantasyon an pi pito se enpòtan egzanp lè fim sa yo Cr yo te itilize kòm yon anba-kouch pou fim Cobalt ki baze sou mayetik, kote teksti a Cr (200) se dezirab.
Fim Nitride kwom
Fim Nitride kwomik montre ekselan kowozyon nan lavni ak mete pwopriyete ak yon gwo estabilite tèmik. Li posib depo epè (plizyè 10 μm) Fim CrN gras a amann grenn lan ak yon estrikti estrès ki ba. Reyalite sa a ansanm ak ki CrN se mwens frajil pase TiN, men yo toujou trè difisil, fè CrN plis apwopriye pou pwoteksyon sifas nan substrates relativman mou tankou alyaj aliminyòm ak asye pur. Adhesion a asye se souvan bon men li ka ogmante pa yon entèmedyè Cr-kouch. Stoichiometric oswa tou pre-stoichiometric penti CrN gen kib NaCl-estrikti. Avèk kontni nitwojèn ki ba pi di ègzagonal Cr 2 N faz yo ka parèt. Chromium se yon metal mwens reyaktif pase Titàn ak sa a gen yon konsekans pou reyaktif PVD. Egzijans azòt nan pasyèl ki nesesè pou fòme fim stochiometrik fim pi wo pase pou stochiometric TiN. Pwopriyete tipik nan yon kouch komèsyal se yon dite nan 1750 HV ak yon estabilite tèmik jiska 700 ° C.
Segondè estabilite nan tèmik fè CrN-penti trè apwopriye pou mete ak korozyon pwoteksyon nan pwosesis k ap travay nan tanperati ki wo, tankou nan Distribisyon mouri anba presyon. Men kèk egzanp sou eleman ki kouvwi CrN yo se mwazi plastik, ekstrizyon mouri, ak zouti pou machin ak fòme frèt nan metal tankou Cu ak Ti.
Metòd yo depo komen pou fim CrN se sputtering nan reyaktif magnetron ak evaporasyon an arc. Yo te itilize sputtering DC a nan ankèt yon efè oryantasyon ki pi pre sou pwopriyete mekanik nan penti CrN yo. De penti yo te pwodwi nan yon presyon total de 0.27 Pa (2 mTorr), yon aktyèl sib nan 2.5 A, OEM kontwole N 2 koule, ak nan diferan DC tansyon bias a) 70 V ak b) 120 V. To a depo te ~ 18 ak ~ 28 nm / min respektivman. Fim sa yo ki te lakòz yo te a) CrN ak yon oryantasyon pi pito nan (200), estrikti kolòn ak yon dite nan 2300 HV ak b) Cr 2 N ak yon oryantasyon pi pito nan (111), estrikti dans ak yon dite yon ti jan pi wo (2400 HV) men ak yon adezyon pi fèb nan asye a (SKD11) substrats.
Yon depo gwo pousantaj nan CrN x pa DC sponjbob magnetron ak yon enpulsyon DC patikilye te etidye pa Nam et al. Fim sa yo te sputtered ak yon dansite pouvwa sib nan 13 W / cm 2 nan yon presyon Argon konstan de 0.24 Pa (1.8 mTorr) ak yon koule nitwojèn varye de 0 a 45 sccm ak yon vòltaj viraj varye. Sa te fè li posib pou kontwole mikrostruktur ak faz konpozisyon nan fim CRN x yo. Pousantaj depo maksimòm lan te 210 nm / min pou Cr 2 N (89% nan pousantaj pou depo Cr) ak maksimòm maksimòm la te 2250 kg / mm 2 (Knoop) pou yon faz melanje CrN + Cr. Gwoup la menm te fè tou yon etid sou pwopriyete nan fim nan CRN depoze nan diferan depo pousantaj. Nan etid sa a yo te itilize yon vòltaj konstan konstan nan -100V ak yon presyon Argon konstan nan 0.2 Pa (1.5 mTorr) epi yo itilize dansite yo pouvwa sib 5, 10, ak 13.2 W / cm 2 ak koule nan nitwojèn te varye de 0 a 160 sccm. Yo konkli ke to a depo nan CrN ogmante linearly ak dansite a pouvwa sib (max 430 nm / min nan 13.2 W / cm 2 ) e ke estrès la fim te chanje soti nan tansyon pou konpresif ak ogmante to depo. Pli lwen dite ki pi wo a ak adezyon pi bon yo te jwenn pou fim nan depoze nan pi wo dansite pouvwa sib la akòz yon estrès segondè konpresiv ak segondè adatisom mobilite.
Zouti Carbide ki kouvwi ak Cr x N y fim pa sponjbob RF magnetron yo te teste nan DYE bwa. Pou analiz estriktirèl ak chimik fim yo te depoze sou Si substrates. Depositions yo te fè nan RF pouvwa nan 450 W ak 650 W ak yon varyete presyon total de 0.1 a 1 Pa .. Depo fwa yo te chwazi ant 15 ak 80 minit ak yon to depo maksimòm de 4.4 μm / h (73 nm / min) pou Cr 2 N. Cr 2 N fim yo te gen yon estrikti kolòn pandan y ap fim yo CrN te sanble yo dwe featureless ak yon dite maksimòm 2100 HV. Cr 2 N fim yo te jwenn yo dwe pi rèd, men mwens aderan pase fim yo CrN.
Yon Sputtering RF magnetron te itilize tou pou yon etid nan fim CRN x depoze nan yon ranje nitwojèn presyon pasyèl ranje 0.005 - 30 Pa kote pwopriyete chimik ak mekanik yo te analize. Pouvwa sib la te kenbe konstan nan 300 W (dansite pouvwa sib la te 6.8 W / cm 2 ) ak konstan an presyon presyon Ar nan 0.3 Pa. Stoichiometric Cr 2 N te jwenn pou presyon nitwojèn pasyèl ant 0.02 ak 0.04 Pa ak yon kriz stoichiometric te jwenn pou 0.3 Pa, pandan ke pou lòt presyon yo CrN ak Cr 2 N faz yo te melanje. Konklizyon an te ke kontni an nitwojèn nan fim CRN x ka kontwole pa chanje azòt a presyon pati, men se pa poukont nan depo a to ak mikrostruktur la. Cr 2 N fim yo te trè difisil (27.1 GPa) ak rèd (E = 348 GPa), yon sèl faz CrN te prèske osi difisil ke Cr 2 N, men plis elastik (E = 300 GPa) ak to a depo te pi ba.
Mikrostruktur ak pwopriyete mekanik nan fim Nitride kwomik depoze sou substrat asye segondè vitès pa reyaksyon arc reyaksyon te etidye pa Odén et al. Fim epè 10 μm yo te depoze pou 220 min nan yon presyon nitwojèn pasyèl nan 8 Pa ak diferan dezi negatif sibstans soti nan 20 a 400 V. Mikrostruktur nan fim yo te dans ak kolòn, oryantasyon an pi pito te CrN (220) ak CrN a (220) koyefisyan teksti ogmante avèk yon ogmantasyon negatif negatif jiska 200V. Yon nanohardness maksimòm de 29 GPa te rive jwenn pou yon patipri substra nan -100 V.
Penti yo CrN pou yon aplikasyon devwe, koupe zouti pou D machina nan kòb kwiv mete, yo te pwodwi pa yon kathodic ion plating. Fim sa yo te depoze nan presyon nitwojèn pasyèl nan 4 Pa ak diferan negatif substrate negatif, 0 - 200 V. Oryantasyon an pi pito te CrN (111) ak estrikti mikwo a te dans ak kolon. Gwosè a grenn diminye ak yon ogmantasyon ogmantasyon ak yon maksimòm Vickers mikwo dite te rive jwenn pou yon patipri nan 100 V kòm byen ke estrès maksimòm konpresiv rezidyèl la. Tès yo pèfòmans koupe endike ke dite fim nan ak estrès rezidyèl la pa ka pran kòm yon mezi pèfòmans lan nan fraisage nan kwiv.
