1
УДК 67.05
Оптимизация траектории движения катодного
пятна для повышения равномерности выработки
катода вакуумного дугового испарителя
© Д.В. Духопельников, Д.В. Кириллов,
В.А. Рязанов,Чжо Вин Наинг
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Проведен анализ профиля выработки катода в торцевом дуговом испарителе с
арочным магнитным полем и управляемой траекторией движения катодного
пятна. Получены зависимости для определения неравномерности выработки ка-
тода. Профиль выработки катода при фиксированном положении траектории
катодного пятна аппроксимировался кривой Гаусса. Общий профиль выработки
катода определялся суммированием профилей выработки, полученных при смеще-
нии траектории на заданный шаг. Найден оптимальный шаг смещения катодного
пятна по радиусу: он соответствует 1
/
3 ширины зоны выработки при фиксиро-
ванном положении траектории катодного пятна. При этом неравномерность
выработки катода составляет менее 3 %.
Ключевые слова:
вакуумная дуга, катодное пятно, вакуумно-дуговой испаритель,
выработка, ресурс, коэффициент использования материала.
Введение.
Современные технологии нанесения вакуумно-
дуговых покрытий предполагают использование дуговых испарите-
лей с управляемым движением катодного пятна в арочном магнитном
поле [1–3]. При этом увеличение индукции магнитного поля позволя-
ет значительно снизить массовую долю и размер капель в продуктах
эрозии катода и улучшить характеристики покрытия [4, 5]. Однако
при увеличении индукции арочного магнитного поля уменьшается
зона выработки, превращаясь в узкую канавку [6]. Это приводит к
существенной неравномерности выработки материала катода и сни-
жению коэффициента использования материала катода.
Выравнивание профиля выработки катода можно осуществлять
двумя способами:
1) изменять кривизну линий арочного магнитного поля (и, следо-
вательно, форму траектории движения катодного пятна);
2) перемещать относительно катода саму магнитную систему,
выполненную, как правило, на постоянных магнитах (при этом кри-
визна линий магнитного поля не изменяется).
Сложность заключается в выборе оптимального закона переме-
щения траектории катодного пятна по поверхности катода и в подбо-
ре оптимального шага смещения катодного пятна по радиусу.
