Нанесение покрытий взрывным испарением-распылением материала дугой низкого давления

Наиболее эффективно процесс испарения-распыления материала осуществляется при подаче на него отрицательного потенциала источника питания в дуговом разряде. Такой разряд называют дугой обратной полярности или катодной формой дуги. На рисунке 5.7 показана схема вакуумного нанесения покрытий распылением катода дугой низкого давления – схема электродугового испарителя.

Рисунок 5.7 – Схема вакуумного нанесения покрытий распылением катода дугой низкого давления

Для ведения процесса в камере создается вакуум 10–10-1 Па. Между испаряемым материалом катодом 2 и медным водоохлаждаемым анодом 4 возбуждается дуговой разряд, для чего применяют силовые источники питания постоянного тока 1 с напряжением холостого хода 60–80 В. Для первоначального зажигания дуги (пробоя межэлектродного пространства) используют различные схемы возбуждения (вспомогательный электрод, плавкие вставки и др.). Для стабилизации катода в пределах площади испаряемого материала предусмотрена электромагнитная катушка 8. Дуговой разряд 7 существует в парах материала катода.

Преимущества метода:

- универсальность по испаряемым материалам и покрытиям;

- высокая производительность процесса (1–3 мкм/мин и выше);

- высокое качество покрытий, особенно адгезионная прочность;

- повышенное количество параметров процесса и гибкость их регулирования;

- упрощено получение покрытий с равномерной толщиной.

Энергетический КПД процесса составляет 0,1–0,2 и выше. К преимуществам следует также отнести слабое проявление эффекта избирательного испарения элементов.

К недостаткам метода относят в основном наличие в потоке значительного количества конденсированной фазы, что усложняет конструкцию установок за счёт введения новых узлов для сепарации потока.