Разработка технологии нанесения покрытий из нитрида циркония методом магнетронного распыления

Введение 8
Исходные данные 10
Глава 1. Теоретическая часть 11
1.1.Катодное распыление 11
1.2. Магнетронное распыление 16
1.3. Информационно – патентный поиск 23
1.1. Выводы по теоретической части 27
Глава 2. Технологическая часть 29
2.1. Описание типового технологического процесса 29
2.1. Выводы по конструкторской части 38
Глава 2. Исследовательская часть 40
3.1. Методики проведения исследований и используемое оборудование 40
3.1.1. Обеспечение равномерности толщины пленки 40
3.1.2. Исследование электрических характеристик 48
3.2.1. Исследование влияния времени работы магнетрона на свойства получаемой пленки 53
3.2.2. Исследование влияния процентного содержания рабочих газов на поверхностное сопротивление пленок 53
3.3 Выводы по исследовательской части 55
Глава 3. Экономическая часть 56
Глава 4. Экономическая часть 56
4.1. Затраты на проведение исследования 56
4.2. Выводы по экономической части 58
Глава 5. Задание по безопасности жизнедеятельности 59
5.1. Оценка степени опасности при работе в вакуумной лаборатории и создание мер по защите оператора. 59
5.2. Выводы по безопасности жизнедеятельности при работе в вакуумной лаборатории 62
Заключение 63
Список литературы 64

Весь текст будет доступен после покупки

Нитрид циркония характеризуется высокой температурой плавления, высокой твердостью, высокими прочностными характеристиками. Нитрид циркония применяется в электротехнике, атомном материаловедении, обрабатывающей промышленности. Также нитрид циркония применяется в качестве защитных износостойких покрытий деталей, контактирующих с агрессивными средами. Благодаря термохимической стабильности нитрид циркония обладает наилучшей коррозионной стойкостью по сравнению с другими мононитридами переходных металлов.
Благодаря таким свойствам нитрид циркония применяется во многих отраслях. Покрытия из нитрида циркония часто применяются к лезвиям турбины и другим компонентам двигателя, чтобы улучшить их производительность и срок службы. Твердость нитрида делает его отличным покрытием для буровых кусочков, фрезеров и других инструментов обработки. Его биосовместимость и коррозионная стойкость делают его подходящим для использования в различных медицинских имплантатах и устройствах. Его привлекательные золотые и рефлексивные свойства делают его популярным выбором для украшений и украшений.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Теоретическая часть
1.1.Катодное распыление

Катодное распыление является одним из наиболее известных способов нанесения покрытий. Еще в 1852 г. было установлено, что при прохождении электрического тока через разреженные газы происходит разрушение катода и на стенках камеры осаждается покрытие.
Схемы устройств для нанесения покрытий методом катодного
распыления представлены на рисунке 1.1.
В наиболее простом варианте (рис. 1.1а) устройство состоит из распыляемого катода 5, на который подают потенциал от 0,5 до 5 кВ, и анода с расположенными на его поверхности изделиями 3. Между катодом и анодом размещают, как правило, заслонку. На начальной стадии процесса производят откачку вакуумной камеры до максимально возможной степени разряжения (~10-1…10-2 Па), затем осуществляют напуск в рабочую камеру инертного газа (аргона). При этом давление в камере составляет 1…10 Па.



Рисунок 1.1. - Принципиальные схемы систем катодного распыления:
а) диодная, б) диодная со смещением, в) триодная, г) с автономным ионным источником:
1 – камера, 2 – подложкодержатель, 3 – детали (подложки), 4 – мишень, 5 – катод, 6 – экран, 7 –источник питания (постоянного тока или высокочастотный), 8 – подвод рабочего газа, 9 – откачка, 10 – термокатод, 11 – анод, 12 – ионный источник

Следующей операцией является создание между анодом и катодом разности потенциалов (0,5...5 кВ). В результате в рабочей камере возникает газовый разряд. При воздействии ионов на поверхность катода идет разрушение оксидных слоев, практически всегда присутствующих на поверхности. Распыленные атомы металла взаимодействуют с активными газами (кислородом, азотом), и в результате осаждаются слои, загрязненные неконтролируемыми примесями. При этом, однако, наблюдается снижение парциального давления химически активных газов в камере поэтому, как правило, всегда на начальной стадии осаждение покрытия производится на технологическую заслонку. По истечению некоторого времени заслонка открывается, и идет осаждение покрытия на поверхность изделия. Распыленные атомы при своем движении к подложке претерпевают многочисленные столкновения. В результате атомы распыляемой мишени теряют свою энергию, что вызывает, как правило, снижение адгезионной прочности осаждаемого покрытия. С целью уменьшения потерь энергии распыленных атомов в процессе их движения в газовой фазе расстояние между анодом и катодом делают минимальным.
Процесс распыления может производиться в химически активной среде, которая специально создается в рабочей камере. В этом случае процесс называют реактивным катодным нанесением покрытия. Таким методом на поверхности подложки формируют слои из оксидов, нитридов, карбидов металла. Преимущества и недостатка катодного распыления приведены в таблице 1.1

Весь текст будет доступен после покупки

1.Патент РФ 2522601. МПК C01B 21/076. Способ получения нитрида циркония/ Чаплина Екатерина Владимировна, Паутова Юлия Игоревна, Громов Александр Александрович.

Патентообладатель(и): Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"

2. Технология тонких пленок: учебно- методическое пособие В.М. Ветошкин, В.Ф. Кобзиев, Э.А. РомановИжевск: Изд-во «Удмуртский государственный университет», 2013. 80сс25-37

3.Нестерчик Р.И., То К.Т., Голосов Д.А., Бурдовицин В.А.,
Завадский С.М., Мельников С.Н.
Формирование пленок нитрида титана-циркония реактивным магнетронным распылением мозаичной мишени

4. Патент РФ 2407820 Способ нанесения покрытия на изделия из керамики в вакууме. МПК C23C 14/18(2006.01), C23C 14/02(2006.01), C23C 14/24 (2006.01)\Гавриленко Игорь Борисович (RU), Гербер Валерий Фишельевич (RU), Ерузин Александр Анатольевич (RU), Климентьева Юлия Игоревна (RU), Подвязников Михаил Львович (RU)

Весь текст будет доступен после покупки