Communéquipement de revêtement sous vide pour placage ionique multi-arcutilise soit le bombardement à l’arc, soit le nettoyage aux ions argon. Quelles sont les différences spécifiques entre les deux ?
L'un est le nettoyage des ions métalliques et l'autre est le nettoyage des ions gazeux ; les niveaux d'énergie sont différents et les principes sont également différents. Aujourd'hui, Puyuan Vacuum vous donnera une introduction détaillée :
Le placage ionique multi-arc utilise une méthode de décharge par arc électrique pour évaporer directement le métal sur une cible cathodique solide. Le matériau évaporé est constitué d’ions provenant du matériau cathodique émis lors de la décharge de l’arc cathodique. Cet appareil ne nécessite pas de bain de fusion ; la cible à évaporer est connectée à la cathode et la chambre à vide fait office d'anode. Lorsque l'électrode de déclenchement entre soudainement et instantanément en contact avec la cible cathodique, un arc est induit, générant un point d'arc cathodique très lumineux sur la surface de la cathode. Le diamètre du spot est inférieur à 100 µm et la densité de courant à l'intérieur du spot peut atteindre 10³~10⁷ A/cm². Le matériau de cette région s’évapore et s’ionise instantanément. Le point de l'arc cathodique se déplace de manière aléatoire sur la surface cathodique à une vitesse de plusieurs dizaines de mètres par seconde. Un champ magnétique externe est utilisé pour contrôler la trajectoire et la vitesse du spot. Pour maintenir l'arc sous vide, une tension de -20 à -40 V est généralement nécessaire.
Le principe du placage ionique multi-arc est basé sur la théorie de la décharge par arc sous vide à cathode froide, qui postule que le transfert de charge pendant le processus de décharge est obtenu grâce à l'existence simultanée et à la contrainte mutuelle de deux mécanismes : l'émission d'électrons de champ et le courant d'ions positifs. Pendant le processus de décharge, une grande quantité de matériau cathodique s’évapore. Les ions positifs générés par ces molécules de vapeur créent un champ électrique extrêmement puissant sur une courte distance près de la surface de la cathode. Sous l’influence de ce champ électrique puissant, des électrons sont émis dans le vide sous forme d’électrons de champ. Les ions positifs peuvent représenter environ 10 % du courant total de l’arc. Les ions métalliques attirés par la surface de la cathode forment une couche de charge d'espace, qui à son tour génère un fort champ électrique, provoquant l'émission d'électrons par des points de la surface de la cathode ayant un faible travail de sortie (joints de grains ou fissures). Les points individuels à haute densité d'émission électronique ont une densité de courant élevée. Le chauffage Joule augmente la température, générant des électrons thermoioniques, augmentant encore l'émission d'électrons. Cet effet de rétroaction positive provoque une concentration de courant localisée.
Le chauffage Joule généré par cette concentration de courant localisée provoque une formation localisée de plasma explosif sur la surface du matériau cathodique, émettant des électrons et des ions et laissant des marques de décharge. Des particules de matériau cathodique fondu sont également libérées. Certains des ions émis sont attirés vers la surface de la cathode, formant une couche de charge d'espace, générant un champ électrique puissant, ce qui à son tour amène de nouveaux points à faible travail de sortie à commencer à émettre des électrons.
La technologie des équipements de revêtement sous vide pour placage ionique multi-arc présente les caractéristiques suivantes :
Avantages : il peut être installé arbitrairement pour garantir une épaisseur de film uniforme. Un champ magnétique externe améliore la décharge en arc ; brise l'arc; augmente la vitesse de rotation; affine les particules de film ; et accélère les particules chargées. Un taux d'ionisation élevé des métaux est bénéfique pour l'uniformité et l'adhérence du film, ce qui en fait le processus optimal pour le placage ionique. Un seul arc sert à plusieurs fins : il agit comme une source d'évaporation, une source de purification avant-bombardement et une source d'ionisation.
Inconvénients : À puissance élevée, de grosses particules métalliques sont facilement générées, affectant la qualité du revêtement ; et une instabilité de décharge d'arc se produit sur certains matériaux cibles.
Les méthodes permettant de réduire la génération de gouttelettes comprennent : la réduction de la densité de puissance de décharge, l'augmentation de la vitesse du point d'arc, le renforcement des mesures de refroidissement de la cathode et l'utilisation d'une filtration magnétique.
