Esta situación es común en los sitios de producción: un cliente tiene un pedido urgente que requiere solo unas pocas docenas de herramientas, pero la capacidad del horno es de varios miles. ¿Se debe activar o desactivar?
Para ahorrar tiempo, a menudo las herramientas se colocan directamente en el horno. ¿El resultado? Diferencia de color, agrietamiento de la película o incluso ablandamiento del sustrato después del recocido.
En este punto, el técnico suele ajustar los parámetros, comprobar los gases y sospecha del material objetivo, pero pasa por alto el factor más discreto:-el horno tiene una carga insuficiente.
Hoy, analizaremos una "ayuda divina" en el revestimiento de herramientas (especialmente recubrimientos sensibles como DLC) que se confunde fácilmente con chatarra-la carga ficticia.
Los-llamados "parámetros de proceso" son en realidad "parámetros de carga completa-.
Muchos ingenieros de recubrimientos tienen la idea errónea de que si configuran correctamente el voltaje, la corriente, la presión del gas y la temperatura, la calidad del recubrimiento será constante.
Esto está completamente mal.
El recubrimiento al vacío PVD es esencialmente un equilibrio dinámico dentro de un entorno de plasma. Todos los parámetros que usted establece (como la corriente de polarización y la corriente objetivo) se ajustan en función de una "carga" preestablecida.
Cuando el horno está lleno, el plasma "envuelve" uniformemente miles de piezas de trabajo; pero, ¿qué sucede cuando el horno contiene solo una-décima parte de las piezas de trabajo, dada la misma densidad de potencia?
El plasma atacará implacablemente las pocas piezas restantes.
Es como usar un fuego que originalmente estaba destinado a cocinar una olla de carne, pero que ahora solo te permite cocinar dos rebanadas; el resultado inevitable es-que la carne se quema y la olla podría incluso quemarse.
Las tres funciones principales de las cargas ficticias
En el revestimiento de herramientas de alta-alta gama, especialmente cuando se aplica DLC sin hidrógeno-o recubrimientos de alta-dureza, el uso de cargas ficticias (portaherramientas desechados, accesorios especializados o sustitutos) no tiene fines estéticos, sino para sobrevivir.
1. Estabilizar la "inercia térmica" para evitar el recocido del sustrato.
La conducción de calor es muy lenta en un ambiente de vacío; depende principalmente de la radiación.
Si hay muy pocas piezas de trabajo en la cámara de vacío, la capacidad calorífica total se reduce considerablemente. Bajo la misma potencia de calentamiento o energía de bombardeo, la velocidad de calentamiento de la pieza de trabajo será como un cohete.
Consecuencia: Su instrumento puede mostrar una temperatura de solo 450 grados, pero es posible que la temperatura local de las esquinas afiladas o los bordes cortantes de la pieza de trabajo ya haya excedido la temperatura de templado del acero de alta-velocidad.
Resultado: El recubrimiento estaba bien, pero la dureza de la herramienta disminuyó, lo que provocó que se rompiera inmediatamente después del uso del cliente. El propósito de la carga ficticia es actuar como un gran "absorbente de calor", controlando la temperatura y haciendo que la curva de calentamiento sea suave y manejable.
2. "Engañar" la fuente de alimentación para obtener un voltaje de polarización estable
Las fuentes de alimentación de polarización necesitan detectar la impedancia de carga durante el funcionamiento.
Si hay muy pocas piezas de trabajo, la impedancia de carga variará mucho. Es posible que la red de adaptación de la fuente de alimentación no funcione de manera óptima e incluso detecte con frecuencia "arcos eléctricos" falsos, lo que provoca apagones-frecuentes o distorsión de la forma de onda.
Consecuencias: Mala adherencia del recubrimiento e incluso picaduras causadas por un alto voltaje instantáneo que rompe los bordes de la pieza de trabajo.
Resultado: Al agregar una carga ficticia, la fuente de alimentación ve un entorno de impedancia "familiar", lo que da como resultado una forma de onda de salida suave y estable.
3. Mejora de la distribución del flujo de gas y la densidad del plasma (especialmente DLC)
Los recubrimientos DLC (carbono similar al diamante-) son extremadamente sensibles al estrés interno.
Durante la deposición de la película de carbono, si la carga es demasiado baja, el exceso de iones de carbono no tiene adónde ir, lo que lleva a tasas de deposición local excesivamente rápidas y a un fuerte aumento de la tensión interna dentro de la película.
Consecuencias: La película puede agrietarse en el vacío antes de salir de la cámara o desprenderse automáticamente después de dejarla durante varios días después de salir de la cámara.
Solución: Una carga ficticia, al ocupar espacio, simula las perturbaciones del flujo de gas y el consumo en condiciones de carga completa, asegurando que la tasa de consumo de los gases reactivos se mantenga dentro de la ventana del proceso.
Una carga ficticia no es un "cubo de basura".
Dado que una carga ficticia es tan importante, ¿no se puede simplemente tirar cualquier chatarra vieja?
Este es el segundo error común que cometen muchas fábricas.
1. La carga ficticia debe estar "limpia". Muchos operadores simplemente colocan bloques de hierro oxidados o plantillas manchadas de aceite-para llenar el espacio.
Estas cosas sucias, cuando se calientan al vacío, liberarán grandes cantidades de vapor de agua y vapor de aceite (desgasificación).
Recomendación: Las cargas ficticias también deben someterse a un proceso de limpieza estándar, al menos para garantizar que estén libres de aceite y óxido.
2. La geometría debe ser "similar".
Si está recubriendo una fresa delgada, lo ideal es que la carga ficticia también sea un objeto similar en forma de varilla-.
Si coloca una placa plana grande como carga ficticia, la distribución de su campo eléctrico (efecto de borde) será completamente diferente a la de la varilla delgada, lo que interferirá gravemente con la uniformidad del recubrimiento de la pieza de trabajo cercana.
