5. Мишени для магнетронного распыления

 

Пилотная плазменно-дуговая установка F-200 имеет достаточно высокий потенциал по подводимой мощности: ток дуги 1200–1300 А, напряжение до 100 В. В рабочей камере можно создавать контролируемый газовый состав с давлением от 20 мм. рт. ст. до 1 атмосферы. Плавки проводились в инертных газах. В качестве исходных материалов применялись цирконий, иттрий, празеодим, гафний, гадолиний и др.

 

Разработана технология получения многокомпонентных слитков на основе редкоземельных металлов высотой до 15 см, что позволяет получить из одного слитка фрагменты для двух мишеней.

 

Из полученных слитков диаметром 150 мм электроэрозионным способом вырезаются фрагменты с размерами 110×100×8 мм после чистовой обработки. Составная мишень состоит из четырех таких фрагментов. В отдельных случаях число фрагментов увеличивалось до шести, при сохранении требуемых размеров мишени.

 

На рис. 5.1–5.3 показана обработанная верхняя торцевая поверхность слитка №31 (высота 13,5 см), а так же полученные из него мишени в упаковке. Рис. 5.4  демонстрирует слиток №45 и мишени без упаковки.

 

Рис. 5.1 Обработанные верхние торцевые поверхности слитков высотой 13,5 см.

 

Плавки проводятся в дуговом разряде с помощью внешнего магнитного поля. Столб дуги ориентирован и удерживается вдоль оси. Это позволяет обеспечить значительную величину радиальной компоненты тока в расплаве, необходимой для его эффективного перемешивания. Кроме того, для улучшения перемешивания расплава и сохранения плоской поверхности слитка используется знакопеременное внешнее магнитное поле.

Энергетические параметры дуги подбирались и оптимизировались экспериментальным путем, исходя из двух разнонаправленных условий — обеспечения плавления металлов во всем объеме кристаллизатора и избежания значимого испарения легкоплавких металлов.

В качестве рабочего газа в камере использовался инертный газ с высокой теплопроводностью и низкой вязкостью, что способствовало равномерной передачи тепла всей поверхности расплава. Во избежание смены режима дуги со шнурового на диффузный плавки проводились при атмосферном давлении.

 

Рис. 5.2 и 5.3 Мишени в упаковке

 

 

 

  

 Рис 5.4 Мишени без упаковки. Наборные

 

Полученные мишени используются для нанесения на лопатки авиационных турбин покрытия с низкой теплопроводностью.