Graphite avec revêtement TaC

I. Exploration des paramètres du processus

1. Système TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Température de dépôt :

D'après la formule thermodynamique, lorsque la température dépasse 1273 K, l'énergie libre de Gibbs de la réaction est très faible et la réaction est quasiment complète. La constante de réaction KP est très élevée à 1273 K et augmente rapidement avec la température, puis son taux de croissance ralentit progressivement à 1773 K.

Influence sur la morphologie de surface du revêtement : Lorsque la température n'est pas appropriée (trop élevée ou trop basse), la surface présente une morphologie de carbone libre ou des pores lâches.

(1) À haute température, la vitesse de déplacement des atomes ou groupes réactifs actifs est trop rapide, ce qui entraînera une distribution inégale lors de l'accumulation des matériaux, et les zones riches et pauvres ne pourront pas passer en douceur, ce qui entraînera la formation de pores.

(2) Il existe une différence entre la vitesse de la réaction de pyrolyse des alcanes et celle de la réaction de réduction du pentachlorure de tantale. Le carbone issu de la pyrolyse est en excès et ne peut se combiner à temps avec le tantale, ce qui entraîne un enrobage de la surface par du carbone.

Lorsque la température est appropriée, la surface de larevêtement TaCest dense.

TaCLes particules fondent et s'agrègent les unes aux autres, la forme cristalline est complète et la transition entre les joints de grains est progressive.

3. Rapport hydrogène :

De plus, de nombreux facteurs influent sur la qualité du revêtement :

- Qualité de la surface du substrat

-Champ de dépôt de gaz

-Le degré d'uniformité du mélange des gaz réactifs

II. Défauts typiques derevêtement en carbure de tantale

1. Fissuration et décollement du revêtement

Coefficient de dilatation thermique linéaire CTE linéaire :

2. Analyse des défauts :

(1) Cause :

(2) Méthode de caractérisation

① Utiliser la technologie de diffraction des rayons X pour mesurer la contrainte résiduelle.

② Utilisez la loi de Hu Ke pour approximer la contrainte résiduelle.

(3) Formules associées

3. Améliorer la compatibilité mécanique entre le revêtement et le substrat

(1) Revêtement de surface à croissance in situ

Technologie de dépôt par réaction thermique et de diffusion TRD

procédé de sels fondus

Simplifier le processus de production

Abaisser la température de réaction

Coût relativement inférieur

Plus respectueux de l'environnement

Adapté à la production industrielle à grande échelle

(2) Revêtement de transition composite

Procédé de codéposition

CVDprocessus

Revêtement multicomposant

Combiner les avantages de chaque composant

Ajustez avec souplesse la composition et la proportion du revêtement.

4. Technologie de dépôt par réaction thermique et de diffusion TRD

(1) Mécanisme réactionnel

La technologie TRD, également appelée procédé d'enrobage, utilise un système acide borique-pentoxyde de tantale-fluorure de sodium-oxyde de bore-carbure de bore pour préparerrevêtement en carbure de tantale.

① L’acide borique fondu dissout le pentoxyde de tantale ;

② Le pentoxyde de tantale est réduit en atomes de tantale actifs et diffuse sur la surface du graphite ;

③ Les atomes de tantale actifs sont adsorbés sur la surface du graphite et réagissent avec les atomes de carbone pour formerrevêtement en carbure de tantale.

(2) Clé de réaction

Le type de revêtement en carbure doit satisfaire à l'exigence que l'énergie libre de formation d'oxydation de l'élément constituant le carbure soit supérieure à celle de l'oxyde de bore.

L'énergie libre de Gibbs du carbure est suffisamment faible (sinon, du bore ou un borure pourraient se former).

Le pentoxyde de tantale est un oxyde neutre. Dans le borax fondu à haute température, il peut réagir avec l'oxyde de sodium, un oxyde fortement alcalin, pour former du tantalate de sodium, abaissant ainsi la température initiale de la réaction.