Realizarea filmelor nanostructurate prin metoda TVA Arc Termoionic

Realizarea filmelor nanostructurate prin metoda TVA (Arc Termoionic in Vid) INFLPR Grupul: “Procese Elementare in Plasma si Aplicatii” (10 specialisti cu studii superioare, 6 specialisti cu studii medii, 2 colaboratori) Colaborari cu: Universitatea “Ovidius”, Constanta, Universitatea Politehnica, Bucuresti (Facultatea de Chimie Industriala si Facultatea de Inginerie Mecanica) Institutul National de Fizica Materialelor, Institutul Japonez pentru Cercetarea Materialelor de Temperatura Ultra-inalta, Ube, Yamaguchi, 2021/9/9 Japonia.

PRINCIPIUL ARCULUI TERMOIONIC IN VID SI INSTALATIA TVA INFLPR Un fascicul de electroni emis de un catod cald (filament de W de diametru 0. 5 -1. 5 mm) este focalizat de un cilidru Whenelt asupra anodului. Anodul consta dintr-un creuzet din metal refractar in care se introduce materialul de evaporat (Cu, Ag, Co, etc). Anasmblul este montat intr-o incinta de vid de volum mare (θ=90 cm, h=90 cm)

Cilindru Whenelt K INFLPR φ + _ Creuzet W Bombardand anodul metalic cu electroni accelerati, acesta se topeste si apoi se evapora. Crescand tensiunea aplicata, in spatiul dintre electrozi se produce plasma in vaporii metalului evaporat. Atomii si ionii de metalici sunt ejectati catre substrat unde formeaza structuri nanometrice aderente.

Acoperiri cu proprietati tribologice Straturi antifrictiune pentru cuzineti INFLPR Piston Biela Cuzinet principal Cuzinet sup. biela Arbore cotit Cuzinet inf. biela Cuzinet principal

Analiza TEM a filmelor grafit/argint Gr/Ag: 0/10 1/9 INFLPR 2/8/ 4/6 5/5

Depuneri utilizand 2 tunuri TVA simultan INFLPR • • Doua grupuri TVA independente : pentru C si pentru Ag. Fiecare grup are propriul filament si sursa de tensiune anodica (6 k. V, 1 A)

Structuri nanometrice evidentiate prin HRTEM (Microscopie Electronica de Transmisie de Inalta Rezolutie) INFLPR 5 nm S-au identificat structuri nanometrice romboedrale cu parametrii: a = 0. 25221 nm, c = 4. 3245 nm (ASTM pattern: 79 -1473) corespunzand cristalelor diamant/carbon.

INFLPR Spectrul Raman si fitare Gauss a celor 2 benzi D si G caracteristice DLC (diamond like carbon)

INFLPR Coeficientul de frictiune in functie de distanta de alunecare a filmelor DLC-Ag. (Continut carbon: 44 %C; proba (a), 19%C; proba (b))

Acoperiri cu materiale rezistente la coroziune la temperaturi inalte (aliaje Re-Ni-Cr) INFLPR Re Aliaj de Nb

Filme cu proprietati magnetorezistive gigant (GMR) INFLPR Efect GMR al filmelor Ag-Co si Cu-Co (Concentratie Co: 35 -45 at%)

Concluzii • Prin metoda TVA (arc termoionic in vid) se pot realiza filme cu structuri nanometrice. Filmele sunt compacte, au rugozitate INFLPR redusa si nu au structura columnara. Aderenta filmelor la substrat creste foarte mult datorita energiei ionilor. Datorita conditiilor de vid inaintat in care loc procesul principala pierdere de energie este numai prin radiatii. • Prin depunere simultana carbon-metal, sau Re-Ni-Cr se pot obtine filme cu proprietati tribologice, utile in industria de automobile, respectiv filme rezistente la coroziune la temperaturi inalte utile la generarea eficienta a energiei electrice. • Prin depunere simultana de Co-Ag (Cu) s-au obtinut structuri granulare, nanometrice cu proprietati magnetorezisitive (efect GMR), utilizabile la fabricarea senzorilor magnetici