Мишени из хрома

Мишень из хрома — пластина, диск или составная плита из компактного хрома высокой чистоты, которую распыляют в вакуумной установке, чтобы нанести на изделие тонкую хромовую плёнку. Мишень служит катодом магнетрона: ионы аргона выбивают из неё атомы хрома, и они оседают на подложке. Так получают зеркальные, проводящие, светопоглощающие и подслойные покрытия, а при добавке азота — твёрдые плёнки нитрида хрома. Поставляем мишени из хрома по размерам и чертежам заказчика; запросы — на 5052082@mail.ru.

Какой хром идёт на мишени

Хром — голубовато-белый блестящий металл с кубической объёмноцентрированной решёткой. Для мишени важны его плотность, температура плавления, твёрдость и хрупкость: от них зависят способ изготовления, крепление к охлаждаемому основанию и допустимая мощность распыления.

Свойство	Значение
Плотность	7,14–7,19 г/см³ (по разным справочникам)
Температура плавления	1907 °C (в более старых справочниках — 1857 °C)
Температура кипения	2671 °C
Твёрдость по Моосу	8,5
Магнитные свойства	антиферромагнетик ниже 38 °C, выше — парамагнетик
Поведение при ударе	хрупкий, раскалывается

Хром — третий по твёрдости элемент после углерода в форме алмаза и бора. Он не ферромагнитен, поэтому магнитное поле магнетрона проходит сквозь мишень без помех; ферромагнитные мишени, например из железа или никеля, требуют специальных распылителей с усиленными магнитами.

Как делают мишени из хрома

Известны два основных способа:

• порошковый — частицы хрома высокой чистоты спекают при высокой температуре и давлении, в том числе горячим изостатическим прессованием, затем заготовку прокатывают;
• плавильный — хром переплавляют в вакууме и отливают; так добиваются высокой чистоты.

Полученную пластину обрабатывают до размеров мишени. Хромовые мишени хрупки: обращаться с ними нужно осторожно, а цельная мишень ограничена по размеру — около 250 × 600 мм рабочей поверхности. Для больших установок мишень собирают из двух-трёх частей, уложенных встык на медное основание.

Крепление к медному основанию

Мишень работает на водоохлаждаемом катоде: при распылении она сильно нагревается ионной бомбардировкой, а основание остаётся холодным. Из-за разницы теплового расширения возникают напряжения, которые хрупкий материал может не выдержать. Поэтому хромовую мишень либо ставят непосредственно на катод, либо припаивают к медной плите индием или приклеивают теплопроводящим эластомером. Припаянную мишень распыляют на меньшей мощности, чем цельную, чтобы не разрушить соединение.

Как идёт распыление

Хром — проводник, поэтому его распыляют на постоянном токе в аргоне; высокочастотное питание, нужное для диэлектриков, не требуется. Магнитное поле удерживает электроны у поверхности мишени, плазма горит при низком давлении — порядка 0,1 Па и ниже, а скорость нанесения растёт. Хромовые плёнки хорошо держатся на подложке, скорость осаждения высокая.

По мере работы на мишени выгорает кольцевая или овальная канавка — зона эрозии над магнитами. Мишень меняют, когда канавка приближается к основанию.

Если в камеру добавить азот, атомы хрома на подложке образуют нитрид хрома — это реактивное распыление. Состав плёнки задают соотношением аргона и азота.

Где применяют хромовые плёнки

• фотошаблоны для литографии — пластины из кварцевого стекла с рисунком из хромовой плёнки, которая хорошо поглощает ультрафиолет;
• жидкокристаллические экраны — электроды, токоведущие дорожки и чёрная матрица цветных светофильтров, разделяющая цветные ячейки;
• подслой для плёнок благородных металлов — тонкий слой хрома улучшает сцепление золота или серебра со стеклом;
• износостойкие покрытия из нитрида хрома для инструмента, пресс-форм и деталей, работающих в условиях коррозии;
• декоративные и защитные покрытия, покрытия автомобильных стёкол и изделий солнечной энергетики.

Распыление позволяет наносить хром без расплавления: плёнка по составу близка к материалу мишени, а сцепление с подложкой лучше, чем при термическом испарении.

Формы и размеры

• круглые диски — для лабораторных и малых промышленных магнетронов;
• прямоугольные плиты — для планарных магнетронов линий нанесения покрытий;
• составные плиты из нескольких частей — для больших площадей;
• мишени, напаянные на медное основание, или без основания.

Чистота хрома, размеры, допуски и тип основания согласуются по чертежу или техническому заданию. Мишени из других материалов — например, графитовые мишени; сам хром в кусках и чешуйках — на странице «Металлический хром электролитический».

Что указать в заявке

• форму и размеры: диаметр или длину и ширину, толщину, допуски;
• требуемую чистоту хрома;
• нужна ли напайка на медное основание, его размеры и чертёж;
• модель распылителя или чертёж посадочного места;
• количество.

Вопросы и ответы

Можно ли распылять хром на постоянном токе?

Да. Хром — металл и хорошо проводит ток, поэтому его распыляют магнетроном постоянного тока в аргоне. Высокочастотное питание нужно для мишеней из диэлектриков.

Зачем мишень из хрома напаивают на медное основание?

Хром хрупок, а мишень при работе нагревается, в то время как охлаждаемое основание остаётся холодным. Медная плита отводит тепло и держит мишень; большие мишени собирают на ней из нескольких частей.

Чем мишень из хрома отличается от хрома для металлургии?

Металлургический хром выпускают в кусках, чешуйках и порошке для выплавки сплавов. Мишень — это готовое изделие точных размеров с обработанной поверхностью, рассчитанное на конкретный распылитель.

Как получить плёнку нитрида хрома?

Распылять хромовую мишень в смеси аргона с азотом. Азот соединяется с хромом на подложке, и вырастает плёнка нитрида хрома — твёрдая и стойкая к износу и коррозии.

Купить мишени из хрома

Поставляем мишени из хрома — диски, плиты и составные мишени, с напайкой на медное основание или без неё. Пришлите на 5052082@mail.ru чертёж или размеры, количество и требования к чистоте.