Коротко о файле:МГТУ им. Н. Э. Баумана / Кафедра:"Высокотехнологичные плазменные и энергетические установки" / По дисциплине: "Плазменные устройства нанесения покрытий" / Объектом разработки является вакуумно-дуговой испаритель с составным катодом для напыления титана, меди и хрома. / Состав: 11 листов чертежи + ПЗ + Спецификации (Сборочный чертеж вакуумно-дугового испарителя; Составного катода, Составной нейтральной вставки) + Схемы (взрыв-схема; схема вакуумная; схема гидравлическая.) + Листы (лист с экспериментом, лист с тепловым расчетом, лист с магнитным расчетом) + Файлы расчетные (магнитный расчет в Comsol Multiphysics 5.3, тепловой расчет в Ansys 19); + Сборки 3D моделей (сборка катодный узел (цельный катод) (30 деталей), сборка нейтральной вставки (2 детали), сборка составного катода (4 детали))
Цель работы – модернизация существующей конструкции вакуумно-дугового испарителя для использования составных катодов. Поставленная задача достигается путем установки проставок между составляющими деталями вакуумно-дугового испарителя, изготовления и установки составного катода и составной нейтральной вставки. Была разработана конструкция вакуумно-дугового испарителя с составным катодом. Так же были разработаны 3D модели на все детали. Были проведены тепловой расчет и расчет магнитной системы.
СОДЕРЖАНИЕ:
РЕФЕРАТ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Метод вакуумно-дугового испарения 10
1.1 Теория вакуумно-дугового разряда 10
1.2 Описание конструкции вакуумно-дугового испарителя 14
2 Расчет теплового состояния конструкции 19
2.1 Расчет параметров системы охлаждения 20
2.2 Расчет контактного термосопротивления 24
2.3 Задание расчетной модели в Ansys workbench 36
2.4 Результаты расчета составного катода 39
3 Расчет магнитной системы 41
3.1 Задание расчетной модели в Comsol Multiphysics 42
3.2 Результаты расчета магнитного поля 45
4 Экспериментальная часть 46
4.1 Оборудование и методика эксперимента 47
4.2 Экспериментальные данные 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
ПРИЛОЖЕНИЕ А 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Была разработана конструкция торцевого вакуумно-дугового испарителя с расходящимся магнитным полем и составным катодом. Так же проведен эксперимент по отработке технологии изучения свойств напыляемых покрытий от потенциала смещения на подложке. По результатам работы были сделаны следующие выводы:
1. Концепция использования составного катода в вакуумно-дуговом испарителе является рабочей. Как было показано выше, процентная разница между температурами T_MAX и T^* составляет порядка 3 %. Данная погрешность является допустимой в данном случае, так граничная температура T^* является довольно условным значением.
Главным достоинством данной конструкции является возможность простого демонтажа соединения катод-проставка.
Основным недостатком данной конструкции является непростой вопрос изготовления клиновидного байонетного соединения. В результате разработки конструкции были выбраны 2 возможных варианта изготовения таких деталей:
- Фрезеровка конических поверхностей с помощью тонкой фрезы.
- Изготовление данных деталей на эрозионной установке.
2. Во всех трех экспериментах расчетная плотность титанового покрытия находилась в пределах значения 2000 кг/м3, при том, что плотность титана равна 4500 кг/м3. Данное расхождение объясняется тем, что было выделено недостаточное количество времени на процесс нанесения покрытия. Поэтому основной вклад в структуру напыляемого покрытия привнесла капельная фаза.
Средний размер капель при вакуумно-дуговом испарении составляет порядка мкм, так что, чтобы исключить влияние капель на струкрутру покрытия, нужно выбрать большее значение времени нанесения покрытия, чтобы средняя толщина покрытия была больше размеров капель.
