Optimization of the plasma electrostatic filter using Taguchi method

We investigated the flow of carbon and metal vacuum arc plasma, produced in DC discharge with superimposed high-current arc pulses, through the electrostatic filter. The dependence of the filtering efficiency and the ion current of the plasma flow on the filter current, gas pressure, distance and tilt angle of the filter blinds was determined. The plan of the experiment was developed using Taguchi method and the conditions, which guarantee maximal cleaning efficiency at maximal plasma transmission through the filter were determined.Досліджували проходження вуглецевої та металевої вакуумно-дугової плазми, яка генерується джерелом постійного струму з накладанням сильнострумних імпульсів на струм дуги крізь електростатичний фільтр. Було визначено залежності іонного струми та ефективність фільтрації плазмового потоку від струму на фільтрі, тиску газу, відстані та кута нахилу жалюзій фільтру. План експерименту був розроблений з використанням метода Тагучі, та були визначенні умови, які гарантують максимальному ефективність очищення при максимальному коефіцієнті пропускання плазми крізь фільтр.Исследовали прохождения углеродной и металлической вакуумно-дуговой плазмы, генерируемой источником постоянного тока с наложением сильноточных импульсов на ток дуги через электростатический фильтр. Были определены зависимости ионного токи и эффективность фильтрации плазменного потока от тока на фильтре, давления газа, расстояния и угла наклона жалюзей фильтра. План эксперимента был разработан с использованием метода Тагучи, и были определены условия, которые гарантируют максимальную эффективность очистки при максимальном коэффициенте пропускания плазмы через фильтр

The effect of unintentional oxygen incorporation into Cr-CrN-DLC coatings deposited by MePIIID method using filtered cathodic vacuum arc carbon and metal plasma

The multilayer Cr-CrN-DLC coatings deposited by MePIIID method on substrates made of high speed steel HS 6-5-2 were studied. The streams of filtered carbon and metal arc plasma were used in both ion implantation and deposition phases. Investigation of the chemical composition of Cr-CrN-DLC coatings revealed considerable amount of oxygen in deposited DLC film. Additional alloying of DLC films with chromium reduced the concentration of oxygen. The presence of oxygen affects the properties of DLC coatings, which was confirmed by the investigation of the hardness and adhesion.Изучаются многослойные покрытия Cr-CrN-DLC, осажденные методом MePIIID, на подложках из быстрорежущей стали HS 6-5-2. Отфильтрованные потоки углеродной и металлической плазмы использовались в ионной имплантации и осаждении покрытий. Исследование химического состава Cr-CrN-DLC-покрытий показало значительное количество кислорода в осажденных DLC-пленках. Дополнительное легирование пленок DLC хромом сократило концентрацию кислорода. Присутствие кислорода влияет на свойства покрытий DLC, которые были подвержены исследованиям на твердость и адгезию.Вивчаються багатошарові покриття Cr-CrN-DLC, осадженні методом MePIIID, на підкладках з швидкорізальної сталі HS 6-5-2. Відфільтровані потоки вуглецевої та металевої плазми використовувались в іонній імплантації та осадженні покриттів. Дослідження хімічного складу Cr-CrN-DLC-покриттів виявило значну кількість кисню в осаджених DLC-плівках. Додаткове легування плівок DLC хромом зменшило концентрацію кисню. Присутність кисню впливає на властивості покриттів DLC, які були досліджені на твердість та адгезію

Effect of substrate bias voltage parameters on surface properties of ta-C coatings

The study presents the technology of the formation of amorphous ta-C films, deposited by pulsed vacuum-arc method with the use of a water-cooled electromagnetic Venetian blind plasma filter. The effect of the substrate bias voltage, in the range of -25 to -200 V, on the structural and surface properties of ta-C coatings was analyzed. The strong correlation between surface properties of amorphous ta-C films depending on substrate bias voltage variations and characteristic changes in the content of the diamond-like sp³ fraction was observed.Представлена технология формирования аморфных покрытий ta-C, нанесенных импульсным вакуумно-дуговым методом с использованием охлаждаемого электромагнитного фильтра плазмы. Проанализирован эффект изменения смещения потенциала подложки в диапазоне значений от -25 до -200 В и его влияние на структурные и поверхностные свойства покрытий ta-C. Обнаружена корреляция между поверхностными свойствами аморфных покрытий ta-C и изменениями в содержании sp³-фазы в зависимости от изменения потенциала подложки.Наведена технологія формування аморфних покриттів ta-C, нанесених імпульсним вакуум-дуговим методом з використанням охлаждаемого електромагнітного фільтра плазми. В роботі був проаналізований ефект зміни зміщення потенціалу підкладки в діапазоні значень від -25 до -200 В і його вплив на структурні і поверхневі властивості покриттів of ta-C. Була виявлена кореляція між поверхневими властивостями аморфних покриттів ta-C і змінами в змісті sp³ фази в залежності від зміни потенціалу підкладки

Properties of DLC coatings deposited by DC and DC with superimposed pulsed vacuum arc

Comparative studies of the structure, mechanical and tribological properties of DLC coatings deposited in DC and DC with superimposed high current pulse modes of operation vacuum-arc plasma source with the graphite cathode are presented. Imposition the pulses of high current on DC vacuum-arc discharge allows both increase the deposition rate of DLC coating and reduce the residual compressive stress in the coatings what promotes substantial improvement the adhesion to the substrate. Effect of vacuum arc plasma filtration with Venetian blind filter on the deposition rate and tribological characteristics of the coatings analyzed.Представлены результаты сравнительных исследований структуры, механических и трибологических свойств алмазоподобных покрытий (АПП), осажденных методами разряда постоянного тока и постоянного тока с наложением дополнительных импульсов при использовании вакуумно-дугового источника плазмы с графитовым катодом. Установлено, что метод вакуумно-дугового осаждения постоянного тока с наложенными импульсами сильноточной дуги позволяет увеличить скорость осаждения АПП, снижает уровень остаточных напряжений сжатия в покрытиях, существенно улучшает адгезию к подложке и одновременно обеспечивает хорошие характеристики трения. Анализируется влияние фильтрации вакуумно-дуговой плазмы на скорость осаждения и характеристики покрытий.Представлено результати порівняльних досліджень структури, механічних та трибологічних властивостей алмазоподібних покриттів (АПП), осаджених методами розряду постійного струму та постійного струму з накладанням додаткових імпульсів струму при використанні вакуумно-дугового джерела плазми з графітовим катодом. Встановлено, що метод вакуумно-дугового осадження постійного струму з додатковими імпульсами струму великої амплітуди дозволяє збільшити швидкість осадження АПП, знижує рівень залишкових напружень стиску в покриттях, значно поліпшує адгезію до підкладки та одночасно забезпечує добрі характеристики тертя. Аналізується вплив фільтрації вакуумно-дугової плазми на швидкість осадження та характеристики покриттів

Determination of SP3 fraction in ta-C coating using XPS and Raman spectroscopy

The paper presents results of studies on the structure of tetrahedral amorphous carbon films (ta-C) with a thickness in the range from 20 to 280 nm, deposited using pulsed vacuum arc technique with an electromagnetic Venetian blind plasma filter. The results of the phase structure analysis, obtained using visible Raman spectroscopy and UV Raman spectroscopy methods, showed a strong dependence of the results on the presence, on the surface of synthesized thin carbon films, even of a minimum number of microparticles. The presence of microparticles in the deposited coatings strongly affects the accuracy of the measured data, used next for calculation the ID/IG, IT/IG ratios and determination of the G-peak dispersion, for all coating thicknesses, which pointed to significant diversification in sp3-bonds content in deposited films.</p