Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Supertwarde, nanostrukturalne powłoki TiN/a-Si3N4 na stali Vanadis 23 osadzone nową metodą rozpylania magnetronowego

Wendler B., Progalski I., Moskalewicz T., Pawlak W., Rylski A., Makówka M., Włodarczyk-Kowalska K., Nolbrzak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

563--567

PL

W artykule zamieszczono wyniki badań nanostrukturalnej powłoki TiN/a-Si3N4 osadzonej na stali Vanadis 23 metodą reakcyjnego rozpylania magnetronowego opracowaną w 2010 r. w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej. Nowa metoda polega na nieciągłym (impulsowym, o czasie otwarcia mikrozaworu ~1 ms) wprowadzaniu do komory próżniowej niewielkiej masy (około kilkudziesięciu miligramów) sprężonego gazu, co powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia gazu i zapłonu gęstej plazmy wyładowania magnetronowego i rozpylania targetu aż do zaniku wyładowania, gdy ciśnienie w komorze ulegnie obniżeniu poniżej progu gaśnięcia plazmy, po czym następuje kolejne otwarcie mikrozaworu i proces zapłonu plazmy i jej gaśnięcia powtarza się z częstotliwością ~1 HZ. Wytworzona powłoka składa się Z nanokrystalitów fazy TiN (osbornitu, o strukturze regulamej B1) i a-Si3N4 o symetrii trójskośnej i charakteryzuje się dużą twardością (47 GPa), dużym modułem Younga (560 GPa), bardzo silną teksturą osiową <111>, dużą zwartością powłoki, dużą adhezją do stalowego podłoża (LC = 118 N) oraz dużą gładkością powierzchni (Ra = 0,28 um). Ze względu na korzystne charakterystyki wytworzonej powłoki oraz prostotę nowej metody, niskie koszty inwestycyjne oraz korzystne cechy impulsowej plazmy wyładowania magnetronowego, autorzy artykułu są przeświadczeni o szerokich możliwościach aplikacyjnych tej nowej metody, chronionej szeregiem zastrzeżeń zgłoszonych do Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej.

EN

Results of charaterization of a superhard, nanostructured TiN/a-Si3N4 coating deposited on Vanadis 23 HS steel with use of a new reactive magnetron sputtering technique elaborated in the Institute of Materials Science and Engineering of the Lodz University of Technology in 2010 are presented in the paper. The new technique consists in an inetermittent delivery of a small amount of a compressed gas into a vacuum chamber with magnetrons connected permanently to current sources. As a result an instantaneous magnetron sputtering discharge is being excited in the chamber of a high intensity of electromagnetic emission, which decreases incessantly until the plasma extinguishes due to permanent working pumping stand. The process repeats when the next gas impulse will be delivered to the vacuum chamber. The frequency of the magnetron discharges is of the order of magnitude of 1 HZ. The coatings deposited on the HS substrate is composed of TiN (osbornite) nanocrystallites of B1 cubic symmetry and of the a-Si3N4 ones of a triclinic symmetry and is characteristic of a superhardness (47 GPa), high Young's modulus (560 GPa), a strong axial texture <111>, high compacity, high adhesion to the HS steel substrate (LC = 118 N) and a low surface roughness (Ra = 0,28 um). In view ofthe useful properties of the deposited coating, simplicity of the deposition technique, low Investment costs and advantageous features of the pulse magnetron discharge plasma, the authors ofthe paper are persuaded of a broad range of possible applications of this new deposition method submitted for protection of numerous claims to the Polish Patent Ofﬁce in 2010 and 2012.

2

Spektroskopia emisyjna plazmy zasilanej impulsowo w trakcie magnetronowego rozpylania stopu Zn i Bi

Ziaja J., Ozimek M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

51--52

PL

Za pomocą spektroskopii optycznej określono korelacje pomiędzy technologicznymi parametrami procesu rozpylania – moc wydzielona na materiale rozpylanym, odległość target – podłoże, ciśnienie gazu roboczego, a składem chemicznym magnetronowej plazmy zasilanej impulsowo. W badaniach zastosowano metaliczny stop 0,90Zn-0,10Bi, o średnicy 50 mm. Target rozpylano w atmosferze argonu (Ar), tlenu (O2) oraz w atmosferze będącej mieszaną tych gazów. W mieszaninie ciśnienie parcjalne tlenu zmieniano w zakresie 0 < pO2 / p(O2 + Ar) < 1. Optyczne widma emisyjne zmierzono w zakresie długości fal od 200-800 nm. Stwierdzono, że dla różnych warunków pracy magnetronu widma emisyjne różnią się od standardowych. Wykazano, iż wartość intensywności Ibi oraz IZn wzrasta wraz ze wzrostem mocy dostarczanej do materiału rozpylanego i maleje w funkcji odległości od niego. Intensywności są również funkcją ciśnienia parcjalnego tlenu. Zmieniając stosunek IZn/IBi można w sposób kontrolowany otrzymywać warstwy o zadanym składzie chemicznym, co jest bardzo istotnym elementem z technologicznego punktu widzenia.

EN

This study aimed at determining the relations between technological parameters of sputtering process – power dissipated in the target, the distance target – substrate, working gas pressure and the chemical composition of pulsed magnetron plasma by means of optical spectrophotometry. Planar 0.90Zn – 0.10Bi target with a diameter of 50 mm was sputtered in Ar, O2 and in the atmosphere of both gases mixture. In the mixture of both gases the partial pressure of oxygen was changed in the range 0 < pO2 / p(O2 + Ar) < 1. Optical emission spectra were measured in 200 – 800 nm wavelength range. The intensity of characteristic optical lines of bismuth and zinc for selected wavelengths (λBi = 306.77 nm and λZn = 636.23 nm) was studied. It was stated that for various conditions of magnetron operation the emission spectra are different from the standard ones. It was shown that the intensity of IBi and IZn lines increases along with the increase of power supplied to the target and decreases in the distance function from it. It was also proven that the intensity of characteristic optical lines of bismuth and zinc depends on the oxygen partial pressure. The relative lines intensities IBi and IZn are a function decreasing along with the increase in oxygen concentration.

3

Materiałowe skutki zastosowania zaworu impulsowego w urządzeniu IPD

Zdunek K., Nowakowska-Langier K., Chodun R., Dora J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 9

40-42

PL

W pracy zaprezentowane zostały pierwsze wyniki obserwacji skutków materiałowych zastosowania zaworu impulsowego dozującego gaz do koaksjalnego akceleratora plazmy impulsowej w metodzie IPD. Wynika z nich, że produktem syntezy jest materiał warstwy zbudowany z nanokrystalicznych graniastych ziarn, co sugeruje heterogeniczny mechanizm zarodkowania.

EN

In the paper were described the very first observations of the material effects of the impulse valve using for gas injection to the coaxial accelerator during the impulse plasma deposition. Coatings deposited in such conditions were nanocrystalline with grains morphology characteristic for coatings nucleated heterogenically on the substrate surface.

4

Dynamika plazmy impulsowej w koaksjalnym akceleratorze IPD o elektrodach cylindrycznych i prętowych

Rabiński M., Zdunek K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

19-21

PL

Przedstawiono badania struktury i dynamiki warstwy prądowej w koaksjalnym akceleratorze plazmy IPD, używanym w inżynierii powierzchni do nakładania cienkich powłok. W procesie IPD plazma jest wytwarzana w trakcie silnoprądowego i wysokonapięciowego wyładowania w komorze próżniowej. Zwykle stosowany jest układ współosiowych elektrod złożony z centralnego pręta i rurowej elektrody zewnętrznej, odizolowanych od siebie izolatorem ceramicznym. Zbadano również rozwiązanie z zewnętrzną elektrodą złożoną ze stalowych prętów. Wykazano istnienie istotnych różnic w dynamice plazmy i składach fazowych pokryć uzyskanych podczas procesu IPD z obu rodzajami elektrod.

EN

The paper presents recent studies of a current sheet structure, as well as its dynamics, in a plasma accelerator used in the surface engineering for impulse plasma deposition (IPD). During the IPD process plasma is generated in the working gas due to a high-voltage high-current pulse discharge, ignited within an interelectrode region. Usually an internal rod and external tube, which are insulated from one another by a ceramic insulator, constitute the electrode system. In the present work the outer electrode has had the form of a squirrel cage composed of stainless steel rods, fixed symmetrically around the inner electrode. It has been found that described modifications introduce significant change in plasma dynamics and in a phase composition of the coatings.