Các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến việc phun plasma để chuẩn bị mục tiêu phún xạ

Phun plasma sử dụng ngọn lửa plasma để làm nóng và làm tan chảy bột phun, tạo thành lớp phủ. Phun plasma thường sử dụng khí Ar hoặc G, với lượng khí Ar được thêm vào từ 5% đến 10%. Khí đi vào vùng hình cung-của vùng điện cực, nơi nó được làm nóng và ion hóa để tạo thành plasma. Nhiệt độ lõi thường đạt trên 15.000 độ F. Bột kim loại hoặc phi kim loại-được đưa vào tia plasma, được nung nóng đến trạng thái bán{10}nóng chảy, nóng chảy hoặc bay hơi. Lực tác động làm lắng đọng bột lên bề mặt, tạo ra các mục tiêu có nhiều chức năng khác nhau. Các yếu tố kỹ thuật sau ảnh hưởng đến hiệu quả phun plasma chuẩn bị mục tiêu phún xạ:

1. Năng lượng hồ quang

Công suất hồ quang quá mức làm tăng mức độ ion hóa plasma và nhiệt độ ngọn lửa, có khả năng làm bay hơi vật liệu được phun và làm thay đổi thành phần lớp phủ. Công suất quá cao dẫn đến việc làm nóng các hạt bột không đủ, dẫn đến độ bám dính, độ cứng và hiệu quả lắng đọng của lớp phủ thấp.

2. Hệ thống cung cấp bột

Tốc độ cung cấp bột phải tương xứng với công suất đầu vào. Nói chung, việc phân phối bột đến trung tâm ngọn lửa sẽ đạt được nhiệt độ tối ưu và tốc độ cao nhất.

3. Khoảng cách phun và góc phun

Các đặc tính của vật liệu phun và lớp phủ của nó rất nhạy cảm với khoảng cách phun. Nếu khoảng cách phun quá lớn, nhiệt độ và vận tốc bột sẽ giảm, làm giảm đáng kể độ bền liên kết và hiệu quả phun. Nếu khoảng cách phun quá nhỏ, nhiệt độ bề mặt nền sẽ quá cao, ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ. Nếu nhiệt độ bề mặt cho phép, nên sử dụng khoảng cách phun nhỏ hơn. Góc phun thường phải lớn hơn 45 độ. Góc phun nhỏ hơn sẽ gây ra "hiệu ứng đổ bóng", dẫn đến các khoảng trống trên lớp phủ và khiến lớp phủ bị bong tróc.

4. Kiểm soát nhiệt độ bề mặt

Trước khi phun, làm nóng phôi đến nhiệt độ phun yêu cầu. Sau đó, sử dụng các biện pháp làm mát như phun khí để duy trì nhiệt độ không đổi.

5. Áp suất phun

Phun plasma áp suất thấp-(còn gọi là phun plasma chân không) thường được sử dụng để phun vật liệu kim loại. Việc phun được thực hiện trong buồng khí quyển được kiểm soát với áp suất từ ​​4 đến 40 kPa. Do khí hoạt động bị ion hóa nở ra và bị đẩy ra trong môi trường có áp suất-thấp nên tốc độ phản lực có thể đạt đến tốc độ siêu âm, khiến nó phù hợp để phun các kim loại nhạy cảm-bị oxy hóa. Đối với gốm oxit, có thể sử dụng phương pháp phun plasma ổn định-trong nước, mang lại mật độ năng lượng cao, quá trình đốt cháy ổn định và hiệu suất phun cao.