Grafito con revestimiento TaC

I. Exploración de parámetros del proceso

1. Sistema TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Temperatura de deposición:

Según la fórmula termodinámica, se calcula que cuando la temperatura es superior a 1273 K, la energía libre de Gibbs de la reacción es muy baja y la reacción es relativamente completa. La constante de reacción KP es muy grande a 1273 K y aumenta rápidamente con la temperatura, y la tasa de crecimiento disminuye gradualmente a 1773 K.

Influencia en la morfología superficial del recubrimiento: Cuando la temperatura no es la adecuada (demasiado alta o demasiado baja), la superficie presenta una morfología de carbono libre o poros sueltos.

(1) A altas temperaturas, la velocidad de movimiento de los átomos o grupos reactivos activos es demasiado rápida, lo que provocará una distribución desigual durante la acumulación de materiales, y las áreas ricas y pobres no pueden realizar una transición suave, lo que resulta en poros.

(2) Existe una diferencia entre la velocidad de reacción de pirólisis de los alcanos y la velocidad de reacción de reducción del pentacloruro de tantalio. El carbón de pirólisis es excesivo y no se puede combinar con tantalio a tiempo, lo que hace que la superficie quede envuelta por carbón.

Cuando la temperatura es adecuada, la superficie delrevestimiento de TaCes denso.

TaCLas partículas se funden y se agregan entre sí, la forma cristalina se completa y el límite del grano cambia suavemente.

3. Relación de hidrógeno:

Además, existen muchos factores que afectan la calidad del recubrimiento:

-Calidad de la superficie del sustrato

-Campo de gas de deposición

-El grado de uniformidad de la mezcla de gases reactivos.

II. Defectos típicos derecubrimiento de carburo de tantalio

1. Recubrimiento agrietado y descascarado

Coeficiente de expansión térmica lineal CTE lineal:

2. Análisis de defectos:

(1) Causa:

(2) Método de caracterización

① Utilice tecnología de difracción de rayos X para medir la tensión residual.

② Utilice la ley de Hu Ke para aproximar la tensión residual.

(3) Fórmulas relacionadas

3.Mejorar la compatibilidad mecánica del revestimiento y el sustrato.

(1) Recubrimiento de crecimiento in situ de superficie

Tecnología de difusión y deposición por reacción térmica TRD

Proceso de sal fundida

Simplifique el proceso de producción

Bajar la temperatura de reacción.

Costo relativamente menor

Más respetuoso con el medio ambiente

Adecuado para producción industrial a gran escala.

(2) Recubrimiento de transición compuesto

Proceso de codeposición

ECVproceso

Recubrimiento multicomponente

Combinando las ventajas de cada componente

Ajuste de forma flexible la composición y proporción del recubrimiento

4. Tecnología de difusión y deposición por reacción térmica TRD

(1) Mecanismo de reacción

La tecnología TRD también se denomina proceso de incrustación y utiliza un sistema de ácido bórico, pentóxido de tantalio, fluoruro de sodio, óxido de boro y carburo de boro para prepararrecubrimiento de carburo de tantalio.

① El ácido bórico fundido disuelve el pentóxido de tantalio;

② El pentóxido de tantalio se reduce a átomos de tantalio activos y se difunde sobre la superficie del grafito;

③ Los átomos de tantalio activos se adsorben en la superficie del grafito y reaccionan con los átomos de carbono para formarrecubrimiento de carburo de tantalio.

(2) Clave de reacción

El tipo de recubrimiento de carburo debe satisfacer el requisito de que la energía libre de formación de oxidación del elemento que forma el carburo sea mayor que la del óxido de boro.

La energía libre de Gibbs del carburo es bastante baja (de lo contrario, se puede formar boro o boruro).

El pentóxido de tantalio es un óxido neutro. En el bórax fundido a alta temperatura, puede reaccionar con el óxido alcalino fuerte óxido de sodio para formar tantalato de sodio, reduciendo así la temperatura de reacción inicial.