ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ
นักวิจัย : สุรสิงห์ ไชยคุณ
คำค้น : Films , sputtering , Titanium Nitride , ฟิล์ม , สปัตเตอริง , ไททาเนียมไนไตรด์
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2545
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RDG4350004 , http://research.trf.or.th/node/1146
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

โครงการวิจัยและพัฒนานี้มีวัตถุประสงค์หลัก เพื่อสร้างต้นแบบเครื่องเคลือบฟิล์มบางไทเทเนียมไน ไตรด์ด้วยวิธี สปัตเตอริง ตลอดจนศึกษากระบวนการเคลือบและสมบัติของฟิล์มบางที่เคลือบได้ ผลการศึกษา แบ่งเป็น 2 ส่วนดังนี้คือ ต้นแบบเครื่องเคลือบที่สร้างขึ้นมีส่วนประกอบสำคัญ 7 ส่วน คือ (1) ภาชนะสุญญากาศ (2) ระบบ เครื่องสูบสุญญากาศ (3) คาโทด/เป้าสารเคลือบ (4) ระบบน้ำหล่อเย็น (5) ระบบจ่ายไฟฟ้า (6) ระบบป้อนแก๊ส และ (7) ชุดควบคุมการทำงานของเครื่องเคลือบ โดยภาชนะสุญญากาศ ทำจากเหล็กกล้าสเตนเลส ทรงกระบอก มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาด 30.0 cm สูง 31.0 cm (ปริมาตร 22.0 ลิตร) ระบบเครื่องสูบสุญญากาศประกอบด้วย เครื่องแบบแพร่ไอและเครื่องสูบกลโรตารี คาโทดของเครื่องเคลือบติดตั้งได้ 2 ชุด เป็นแบบอันบาลานซ์ แมกนีต รอน มีพื้นที่เป้าสารเคลือบแบบแผ่นกลมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 7.6 cm ติดตั้งแม่เหล็กชนิด NdFeB ไว้ด้าน หลังเป้าสารเคลือบ มีความเข้มสนามแม่เหล็กบริเวณผิวเป้าสารเคลือบที่ขอบและกลางคาโทดประมาณ 1,000 gauss และ 490 gauss ตามลำดับ ระบบน้ำหล่อเย็นใช้สำหรับหล่อเย็นคาโทด เป้าสารเคลือบและเพลตวาล์ว ของเครื่องสูบแพร่ไอ ระบบจ่ายไฟฟ้าเป็นระบบแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง แบบฟูลเวฟ ขนาดอินพุท 220 V เอาท์พุทไฟฟ้ากระแสตรงขนาด 1-3 A มีความต่างศักย์ในช่วง 0-1,000 V มีชุดควบคุมการไหลแก๊สอย่าง ละเอียดสำหรับป้อนแก๊ส ชุดควบคุมการทำงานของเครื่องเป็นระบบนิวเมติกส์ทั้งหมด เครื่องเคลือบต้นแบบ ที่ สร้างขึ้นสามารถลดความดันภายในภาชนะสุญญากาศได้ต่ำสุด 8.0x10-6 mbar ในเวลา 60 นาที และสามารถ เครือบฟิล์มบางโลหะชนิดต่างๆ ได้ตามวัตถุประสงค์ การเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ในโครงการนี้ใช้วิธี รีแอคตีฟ สปัตเตอริง โดยใช้ไททาเนียม เป็นเป้าสารเคลือบ มีแก๊สอาร์กอนเป็นสปัตเตอร์แก๊สและแก๊สไนโตรเจนเป็นรีแอคตีฟแก๊ส เครื่องเคลือบต้นแบบ ที่สร้างขึ้นในโครงการสามารถเคลือบฟิล์มไททาเนียมไนไตรด์ที่มีสีทองสวยงามบนวัสดุรองรับชนิดต่างๆ ได้วัตถุ ประสงค์ ทั้งนี้พบเฟสของฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ 2 เฟส คือ TiN(111) ที่มุม 2? ? 36.71o และ TiN(200) ที่มุม 2? ? 42.65o และมีความแข็งประมาณ 3.23-5.27 GPa โดยในส่วนของการยึดติดของฟิล์มบางไททา เนียมไนไตรด์บนวัสดุรองรับชนิดต่างๆ จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของวัสดุรองรับก่อนเคลือบ เมื่ออุณหภูมิ ของวัสดุรองรับสูงขึ้น การยึดติดของฟิล์มบางที่เคลือบได้จะมีการยึดติดดีขึ้น The main objective of this research is the prototype of the industrial scale coating system that can deposit titanium-nitride thin film by reactive sputtering technique and study in know-how and properties of the film that we obtain from this coating system. The results of this research are the prototype of the industrial scale coating system and the know-how of this method and the properties of titanium-nitride film that can summarize below. The prototype is made from material in Thailand that has 7 main parts are (1) vacuum vessel (2) vacuum pumping system (3) cathode and target system (4) water cooling system (5) DC power regulator system (6) gas flow controller system and (7) main controller coating system. The vacuum vessel is made from cylindrical stainless steel that has 30.0 cm in diameter and 31.0 cm in heigth (volume approximate 22.0 litres).The vacuum pumping system is an accessory to oil diffusion pump and rotary pump. In this system we can install 2 unbalanced magnetron sputtering cathode that has 7.6 cm diameter target. We enter NdFeB permanent magnets within the backing plate of the cathode. The magnetic field intensity is measured about 1000 gauss at the center of the target and 490 gauss at the edge of the target. The cooling system is cooled the cathode and vapor trap between plate valve and diffusion pump. The DC regulator is full-wave system that transfroms 220 voltage input into 1-3 A 0-1000 volts output. The gas flow controller system can adjust the rate of flow of gas precisely. The main controller controls the process automatically by pneumatic system. The prototype can reduce the pressure within the vacuum vessel from atmosphere to 8.0x10-6 mibar in 60 minutes and can deposit all kinds of metal films. In this research we deposit the titanium-nitride thin film by reactive magnetron sputtering method. We use pure solid titanium as a target, argon gas as sputter gas and nitrogen gas as reactive gas. From our system with suitable conditions we obtain gold color film onto various kinds of substrates. From X-ray diffractometer we find 2 phase of TiN that TiN(111) at diffraction angle 36.71o and TiN(200) at diffraction angle 42.65o. From nano-indenter we find the film nano-hardness at 3.23- 5.27 GPa. And from the scratched proof experiments we find that the adhesion of the film to substrate depend on the substrate temperature as deposition. If we deposit at high substrate temperature the film is better adhesive than at low substrate temperature.

บรรณานุกรม :
สุรสิงห์ ไชยคุณ . (2545). การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุรสิงห์ ไชยคุณ . 2545. "การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุรสิงห์ ไชยคุณ . "การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2545. Print.
สุรสิงห์ ไชยคุณ . การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางไททาเนียมไนไตรด์ด้วยวิธีสปัตเตอริงสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องประดับ. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2545.