The Multi-Arc Ion Deposition System performs industrial-scale cathodic arc evaporation for hard, wear-resistant, and low-friction thin films. The process achieves >80 % Ionisierung des festen Kathodenmaterials, wodurch ein hochenergetischer Ionenbeschuss in die Substratgrenzfläche getrieben wird, um im Vergleich zum Magnetronsputtern eine bessere Filmhaftung zu erzielen.
Die doppelwandige Vakuumkammer aus rostfreiem Stahl beherbergt modulare Lichtbogenquellen und einen SPS-gesteuerten automatischen Zyklus, der das Abpumpen, das In-situ-Plasmaätzen, die Zufuhr reaktiver Gase und die Mehrschichtabscheidung verwaltet.
Technische Spezifikationen
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Parameter |
Spezifikation |
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Kammergröße |
Kundenspezifischer Innendurchmesser (Phi 800 mm - Phi 1500 mm) |
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Gefäßmaterial |
Doppelwandiges-SUS304/SUS316L mit internen Kühlkanälen |
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Basisdruck |
<= 5.0 x 10^-3 Pa (dry-pumped) |
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Pumpen-Ausfallzeit |
Atmosphäre bis 6,0 x 10^-2 Pa Zoll<= 15 minutes (clean, empty) |
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Bogenkathoden |
4 bis 12 rechteckige oder runde Quellen |
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Netzteile |
Gleichstromlichtbogen (0–200 A) und gepulste Vorspannung (0–3000 V) |
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Substratrotation |
Mehrachsige Planeten-/Einzelrotation über magnetische Flüssigkeitsdurchführung |
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Kontrollsystem |
Siemens S7-1500 SPS + IPC mit automatisierten Rezepten |
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Versorgungsanforderungen |
Kühlwasser (18–25 °C, 0,2–0,4 MPa); Druckluft (0,5-0,7 MPa) |
Hauptmerkmale
Hohe Ionisationsrate:Minimiert die Filmablösung durch dichten Ionenbeschuss.
Kontrollierte Lichtbogenstabilität:Programmierbare Auslöser und eine geschlossene Stromregelung unterdrücken die Bildung von Makropartikeln (Tröpfchen) und verhindern eine Zielvergiftung durch reaktive Gase (N2, C2H2, O2).
Modulare Lichtbogenquellen:Die Seiten- und Türplatzierungen passen sich an komplexe 3D-Werkzeuggeometrien an und sorgen so für eine gleichmäßige Dickenverteilung.
Gepulste Substratvorspannung:Synchronisierte Spannungsimpulse passen Eigenspannung, Kornfeinung und Mikrohärte an.
Heavy-Duty-Rotationsstufen:Planetenbefestigungen unterstützen Chargenlasten bis zu 500 kg unter hoher thermischer und Vakuumbelastung.
Konfiguration des Vakuumsystems
Schruppen und Wurzeln:Mehrstufige Trockenschneckenpumpen in Kombination mit Roots-Gebläsen verhindern eine Kohlenwasserstoffverunreinigung bis hin zu Übergangsdrücken.
Hochvakuum:Turbomolekular- oder Diffusionspumpen halten einen extrem hohen Basisdruck aufrecht.
Einfangen und Messen:Optionale Flüssigstickstoff-Kühlfallen; Breitband--Kombinationsmessgeräte aus Pirani und Kaltkathode.
Verdampfungsmaterialien und Substratkompatibilität
Kathodentargets:Reine Metalle (Ti, Cr, Al, Zr, Mo, W) und Legierungsziele (TiAl, TiSi, CrAl, WC-Co).
Substratmaterialien:Schnellarbeitsstahl (HSS), Hartmetalleinsätze, Kalt-/Warmarbeitsstähle (SKD11, H13), rostfreier Stahl und Titanlegierungen.
Vor-Behandlung:Wässrige Ultraschallreinigung, gefolgt von In-situ-Ar+- oder Metallionenbeschussätzen zur Entfernung nativer Oxide.
Anwendungen
Schneidwerkzeuge:TiN, TiAlN, and AlCrN coatings on end mills and drills to achieve >3000 HV Oberflächenhärte und Oxidationsbeständigkeit.
Formen und Matrizen:Schutzschichten auf Spritzgussformen und Stanzwerkzeugen zur Vermeidung von Abrieb und abrasivem Verschleiß.
Automobil:DLC- und CrN-Beschichtungen auf Kolbenringen, Zahnrädern und Einspritzdüsenstiften zur Senkung der Reibungskoeffizienten.
Medizinische Geräte:Biokompatible TiN/TiCN-Beschichtungen auf chirurgischen Instrumenten und Implantaten.
Anpassungsoptionen
Kammerabmessungen und Anschlussanordnung:Maßgeschneiderte Volumen- und optische Emissionsüberwachungsanschlüsse (OEM).
Generatoren:Vom Kunden-spezifizierte Netzteilmarken oder spezielle Konfigurationen mit gepulster-Vorspannung.
Filtration:Magnetische Lenkfelder und Makropartikelfilter für tropfenfreie optische/elektronische Oberflächen.
Automatisierung:SCADA-Integration und SQL-Datenbankanbindung für Industrie 4.0-Datenprotokollierung.
Qualitätskontrolle und Werksabnahmeprüfung
Dichtheitsprüfung:Helium-Massenspektrometer-Tests an allen Schweißnähten (<= 1.0 x 10^-9 Pa*m3/s).
Elektrische Sicherheit:Überprüfung des Isolationswiderstands, der Erdung und der Verriegelung gemäß CE/NFPA-Standards.
Funktioneller Trockenlauf:72-Stunden-Dauertest auf Mechanik und Ventilzyklen.
Prozessüberprüfung:Referenz-Coupon-Test auf Nanoindentationshärte und Kratzhaftung.
Installation und Support
Vor-Installation:Versorgungspläne für Strom, Wasser, Abgase und Druckluft bereitgestellt.
Inbetriebnahme:Einrichtung und Probeläufe vor Ort-unter Aufsicht von Werksingenieuren.
Ausbildung:Praxisnahes-Training für Betrieb, Kathodenaustausch und routinemäßige Wartung.
Lebenszykluspflege:Sichere VPN-Ferndiagnose und lokale Ersatzteilbereitstellung.
FAQ
F: Wie werden Makropartikel (Tröpfchen) während der kathodischen Lichtbogenabscheidung kontrolliert?
A: Die Schadensbegrenzung beruht auf optimierten Lichtbogenströmen, einer magnetischen Hochgeschwindigkeitssteuerung und optionalen magnetischen Makropartikelfiltern für ultraglatte Oberflächenanforderungen.
F: Wie hoch ist die typische Auslastung des Kathodentargets?
A: Die Auslastung liegt je nach Kathodenerosionsprofil und Magnetfeldkonfiguration zwischen 55 % und 70 %.
F: Kann das System die reaktive Gasabscheidung für Multielementfilme wie TiAlN verwalten?
A: Ja. Massendurchflussregler (MFCs) nutzen optische Emission oder Partialdruckrückkopplung, um reaktive Ströme (N2, CH4) zu stabilisieren und die stöchiometrische Zusammensetzung aufrechtzuerhalten.
F: Wie hoch sind die Anforderungen an die Stromversorgung?
A: Standardsysteme erfordern eine dreiphasige Stromversorgung (380 V–480 V, 50/60 Hz) mit einer Gesamtlastkapazität von 60 kVA bis 150 kVA, abhängig von der Kathodenanzahl.
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