Manufacturing of thin Fe-Cr-Ni coatings on Cu powder substrate using magnetron sputtering technique

• Autorzy: Stefaniak A. , Bordolińska K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2015.7.4

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie cienkich powłok Fe-Cr-Ni na proszku Cu przy użyciu techniki napylania magnetronowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The magnetron sputtering technology has been applied to obtain thin coatings on high purity, Cu powder particles. The circular plates of AISI 304L (00H18N10) type stainless steel were used as sputtering targets. The Cu powder was introduced into drum-shaped rotary stage and the sputtering process was carried out under vacuum. During deposition the powder samples were periodically taken from the reaction chamber for analysis. Afterward, the Fe-Cr-Ni coatings were subjected to acid etching and the obtained solutions were analyzed on Fe2+, Cr3+ and Ni2+ ions content. The results of analysis allowed to estimate the coating thickness. After some induction period, the amounts of Fe, Ni and Cr in the coating were directly proportional to the sputtering time. The proportions of individual metal components in the coating appeared to have been very close to their proportions in the applied steel. The thickness of the sputtered layers of Fe-Cr-Ni coating was 46 nm after 3 h of the PVD process.

PL

Technologię napylania magnetronowego wykorzystano do otrzymywania cienkich powłok na cząstkach proszku miedzi o dużej czystości. Jako targetów napylających używano okrągłych płytek ze stali AISI 304L (00H18N10). Proszek miedzi umieszczano w mieszalniku obrotowym w kształcie bębna, po czym prowadzono proces napylania próżniowego. W trakcie napylania próbki proszku były okresowo pobierane z komory reakcyjnej do analizy. Następnie, powłoki Fe-Cr-Ni wytrawiano kwasowo a otrzymane roztwory analizowano na zawartość jonów Fe2+, Cr3+ i Ni2+. Wyniki analizy pozwoliły oszacować grubość powłok. Po krótkim okresie wstępnym, ilości Fe, Ni i Cr w powłoce stawały się wprost proporcjonalne do czasu napylania. Proporcje poszczególnych pierwiastków w powłoce osiągały wartości bliskie proporcjom w użytej stali. W wyniku trwającego 3 h procesu PCV uzyskano powłoki Fe-Cr-Ni o o grubości 46 nm.

Słowa kluczowe

EN

magnetron sputtering; copper powder; AISI 304L coating; ICP analysis; layer thickness

PL

napylanie magnetronowe; proszek miedziany; powłoka 00H18N10; analiza ICP; grubość warstwy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 7
• Strony: 261--263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Stefaniak A.

• Częstochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Department of Chemistry, Częstochowa

autor

Bordolińska K.

• Częstochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Department of Chemistry, Częstochowa

Bibliografia

• 1. Z. Xu, X. Yu, Z. Shen, Coating metals on micropowders by magnetron sputtering, China Particuology 5 (2007) 345-350.
• 2. W. Ensinger, H.R. Müller, Surface treatment of aluminum oxide and tungsten carbide powders by ion beam sputter deposition, Surface and Coatings Technology, 163-164 (2003) 281-285.
• 3. D.M. Mattox, Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing, Noyes Publications, Westwood, NJ, (1998).
• 4. D.M. Mattox, Physical vapor deposition (PVD) processes, Metal Finishing, 99 (2001) 409-423.
• 5. H.P. Feng, C.H. Hsu, J.K. Lu, Y.H. Shy, Effects of PVD sputtered coatings on the corrosion resistance of AISI 304 stainless steel, Materials Science and Engineering, A 347, (2003), 123-129.
• 6. R.F. Bunshah, Handbook of Hard Coatings, Noyes Publications, New York, USA, (2001), 440-447.
• 7. J. Halarewicz, W. Posadowski, P. Domanowski, A. Wiatrowski, Próżniowe otrzymywanie cienkich warstw na wielkogabarytowych, szklanych podłożach, Część I – magnetron prostokątny WMP 100·2500, Elektronika, 2012, 4, 74-76.
• 8. D. Theirich, Sputter deposition of multicomponent targets: what parts of the process affect the elemental composition of the film, Springer Netherlands, Multicomponent and Multilayered Thin Films for Advanced Microtechnologies: Techniques, Fundamentals and Devices NATO Science Series, (1993), 234, 129-134.
• 9. J. Dora, Zasilacz rezonansowy. Patent PL nr 313150, Urząd Patentowy RP, (1996).
• 10. D.J. Ewins, Modal Testing: Theory, Practice and Application, Research Studies, Press Ltd. Second Edition, (2000).
• 11. D.A. Floyd, C.J. Laurent, Gauging: An underestimated consideration in the application of statistical process control, Quality Engineering 1995, 8, 13-29.
• 12. K. Bordolińska, M. Dymek, H. Bala, H. Drulis, Reproducibility of the galvanostatic charge/discharge characteristics and the accuracy of determining the parameters of hydride electrode, Ochr. przed Koroz., 2014, 57, 4, 116-119.