Author: KEPPEL GIORGIO ; Type of thesis: Master Thesis
Abstract: L’obiettivo di questo lavoro consiste nella progettazione e costruzione di un sistema UHV multicamera per la deposizione di film sottili. La tecnica utilizzata per crescere i ricoprimenti sottili in questo caso è l’arco catodico continuo e pulsato. Questa tecnica permette di depositare film di elevato spessore in tempi estremamente veloci. La sorgente è pressoché puntiforme in confronto allo sputtering ed i film possono essere più spessi e più puri.
L’arc vapour deposition è una tecnica di deposizione di film sottili che cade nella grande famiglia del PVD. Essa consiste nella vaporizzazione, da un elettrodo, del materiale che si vuole depositare per mezzo di un arco. La tecnica è veloce, efficiente e relativamente poco costosa: di conseguenza è uno dei metodi più usati a livello industriale per ottenere deposizioni di film sottili con ottime proprietà meccaniche.
Negli ultimi anni si stanno effettuando numerose ricerche, sia sperimentali sia teoriche, al fine di mettere in evidenza come questa tecnica possa essere molto utile per produrre dei film sottili in grado di aumentare le proprietà fisiche e chimiche dei rivestimenti (come ad esempio un aumento della densità, un miglioramento dell’adesione al substrato, della stechiometria dei composti e di ulteriori caratteristiche chimico-fisiche).
In particolare la letteratura russa tratta numerosi esempi di come la tecnica
dell’arco, proprio grazie all’alto grado di ionizzazione dei vapori prodotti, renda possibile la produzione di rivestimenti con determinate proprietà chimico-fisiche e strutturali per particolari condizioni di processo, non altrimenti ottenibili con altre tecniche competitive quali il magnetron sputtering o l’evaporazione tramite electron beam Come si vedrà in
seguito, infatti, l’arc vapour deposition ha il grandissimo vantaggio di controllare non solo la ionizzazione degli atomi che si vogliono depositare, attraverso una combinazione di campi elettrici e magnetici, ma anche l’energia con la quale gli ioni arrivano sul substrato.
Le sorgenti ad arco vengono inoltre utilizzate come sorgenti per LRQ EHDP che devono produrre elevate densità di corrente. Nel mondo industriale, infatti, questa tecnica riscuote molto interesse.Il deposito tramite arco catodico è un processo fisico sottovuoto che consente la crescita di film duri, compatti ed aderenti su un ampio spettro di materiali al di sotto dei 300°C: Il film, estremamente sottile, ha durezze da 1000 a 3500 HV: le applicazioni industriali sono molte e variano dalla ricopertura di utensili da taglio agli tampi per le materie plastiche e lavorazioni meccaniche, da prodotti d’arredamento (maniglie, copri interruttori, pomoli, etc.) a componentistica da bagno (rubinetti, docce, tubi, etc.). I pezzi ricoperti tramite tecniche PVD presentano caratteristiche migliorate in termini di durezza superficiale, coefficiente d’attrito, stabilità chimica e resistenza alla corrosione: il processo mantiene inalterate le tolleranze dimensionali e di rugosità del pezzo e si adatta alle deformazioni in campo elastico. Il PVD si pone, inoltre, come alternativa ai processi inquinanti di rivestimento tradizionale, infatti il basso impatto ambientale è il punto forza per proporsi tra le tecnologie del nuovo millennio (la fase di produzione è a secco e non ha sottoprodotti, non produce scorie di lavorazione e non utilizza materiali/liquidi tossici).
Download: Tesi Master II Edizione Giorgio Keppel