Комплексні стратегії та технічні вказівки щодо підвищення терміну експлуатації човнів випаровування

I. Вибір матеріалів: Матеріали для покриття та середовище використання

Висока температура та корозійна стійкість

Пріоритетні матеріали з високою температурою плавлення та хімічною корозійною стійкістю, такими яквольфрам (W), молібден (Mo) і tantalum (TA). Наприклад:

Тунгстен має точку плавлення до 3422 градусів, що підходить для випаровування металів, таких як алюміній та срібло. Однак уникайте контакту з оксидами (наприклад, sio₂) для запобігання хімічних реакцій та корозії при високих температурах.

Molybdenum пропонує кращу резистентність до корозії, що робить його придатним для випаровування фторидних матеріалів (наприклад, MGF₂), але його нижня температура плавлення (2623 градусів) вимагає суворого контролю температури.

Для спеціальних сценаріїв, що включають дуже корозійні матеріали, розгляньтеКерамічні човни випаровування(наприклад, al₂o₃, Zro₂) абокомпозитні матеріали(наприклад, вольфрам-молібденні сплави) для збалансування високотемпературної стійкості та хімічної стабільності.

Чистота та щільність

Використовуйте матеріали з високою чистотою (наприклад, вольфраму з більшою або рівною чистотою 99,95%) для зменшення міжгранулярної корозії або теплового розведення, спричиненого домішками.

Випаровування човни, підготовленіпорошкова металургіяповинна мати щільну внутрішню структуру, щоб уникнути локального перегріву та відмови через пори або тріщини.

Ii. Структурна конструкція: оптимізуйте геометрію та розподіл тепла

Розумна форма човна

Дизайн канавки: Поширені "V-подібні" або "U-подібні" канавки можуть збільшити завантаження матеріалів, керуючи рівномірним розподілом потоку газу випаровування. Уникайте різких кутів або правих кутових структур, щоб зменшити концентрацію та розтріскування стресу.

Рівномірна товщина стінки: Товщина стіни човна повинна бути рівномірною (наприклад, 2–3 мм). Занадто тонка стіна схильна до вигорання, тоді як занадто густа стіна призводить до уповільнення теплопровідності та затримки температури.

Дизайн диверсій: Додайте канавки диверсій по краях човна, щоб запобігти переповненню або бризку розплавленого матеріалу (див. Патентну конструкцію інновацій Північного Китаю).

Баланс теплопровідності та охолодження

Забезпечте жорсткий контакт між човником випаровування та нагрівальними електродами, щоб зменшити контактний опір та уникнути місцевого перегріву.

Для частого операції з випаровування, дизайнкуртки з водяним охолодженнямабоТепло-роздуття плавниківдопомогти в контролі температури човна та запобігти перегріву та старінню.

Iii. Операційні процеси: стандартизувати керування та управління процесами

Контроль температури

Уникайте перегріву: кожен матеріал має безпечний діапазон робочої температури (наприклад, при випаровуванні алюмінію з вольфрамовим човном, температуру рекомендується контролювати на рівні 1200–1400 градусів, уникаючи перевищення 1600 градусів).

Прийматипоетапне нагрівання: Попередження при низькій температурі (наприклад, 200–300 градусів) для видалення вологості та летких речовин з матеріалу, потім поступово підніміть температуру до точки випаровування, щоб зменшити тепловий удар.

Вантажопідйомність та швидкість випаровування

Єдина вантажопідйомність не повинна перевищувати 2\/3 об'єму човна, щоб запобігти переповненню розплавленого матеріалу та розгортання стін човна.

Контроль швидкості випаровування: надмірне випаровування може спричинити бризок матеріалу ("вибухонебезпечне випаровування"), впливаючи на поверхню човна. Це можна пом'якшити, регулюючи потужність нагріву або використовуючи випаровування електронів замість випаровування опору (останнє викликає більший знос на човні).

Уникайте раптових змін температури

Після випаровування повільно охолоджуйте човен (наприклад, натуральне охолодження до кімнатної температури). Уникайте прямого охолодження з водою або введення холодного повітря у вакуумну камеру, оскільки це може спричинити розтріскування через теплове розширення та скорочення.

Iv. Технічне обслуговування: регулярне очищення та огляд

Своєчасне видалення залишків

Після кожного випаровування очистіть поверхню човна за допомогоюбезводний етанолабоУльтразвукове очищенняДля видалення розплавлених залишків (наприклад, алюмінієвого шлаку, оксидної шкали), запобігання реакціям з наступною партією матеріалів випаровування.

Для впертих родовищ, обережно поліруватитонкий наждачний папір (1, 000 крупа або вище), дбаючи про те, щоб не пошкодити поверхню човна.

Регулярний огляд та заміна

Перед кожним використанням перевірте човен на наявність тріщин, деформації або витончення (замініть, якщо товщина стінки менше 1 мм).

Підтримуйте запис про службу: Встановіть цикли заміни на основі матеріалу та частоти випаровування (наприклад, вольфрамовий човен, що використовується для випаровування алюмінію, як правило, триває 50–100 разів, залежно від фактичних умов).

V. Навколишнє середовище та контроль атмосфери

Оптимізація вакууму

Переконайтесь, що ступінь вакууму машини для покриття відповідає потребам процесу (наприклад, 10⁻³–10⁻⁴ ПА), щоб запобігти залишковому кисню або водяній пари окислення човна випаровування (наприклад, вольфрам реагує з киснем при високих температурах для формування Wo₃, спричиняючи охоплення).

Для окислюваних матеріалів (наприклад, титану, цирконію) вводять інертні гази (наприклад, AR) як захисну атмосферу для зменшення корозії човнів.

Мінімізувати обстріл частинок

У таких процесах, як іонне осадження (IAD), контролюйте енергію іонного променя, щоб уникнути високоенергетичних іонів, які безпосередньо бомбардують поверхню човна випаровування, що може спричинити розбризкування матеріалу та зносу.

Vi. Альтернативні рішення: нові технології випаровування

Для сценаріїв, де традиційні човни випаровування опору мають короткі терміни життя, розглянемо наступні альтернативи:

Електронне випаровування: Безпосередньо теплові матеріали з електронним променем, усуваючи потребу в човні випаровування (підходять для матеріалів з високою картовою точкою, такими як Sio₂ та Ta₂o₅).

Магнетрон розпилення: Депозитні плівки з використанням розпилювальних цілей, повністю уникаючи зносу човнів випаровування (ідеально підходить для рівномірного покриття великої площі).

Імпульсне лазерне осадження (PLD): Досягніть осадження за допомогою лазерної абляції цілей, зменшуючи залежність від випаровувальних човнів.

Ядро продовження терміну експлуатації човнів випаровування полягає взменшення корозії матеріалу, теплового пошкодження та механічного стресу. Завдяки розумному вибору матеріалів, оптимізованій структурній конструкції, стандартизованих операціях та регулярному обслуговуванню, їх обслуговування може бути значно продовжений, зменшуючи виробничі витрати та покращуючи стабільність процесу покриття. Для високоточних сценаріїв (наприклад, покриття оптичних компонентів), рекомендується налаштувати катери випаровування відповідно до характеристик процесу та поєднувати їх з передовими технологіями випаровування (наприклад, випаровуванням електронів) для подальшого підвищення надійності.