Graphite avec revêtement TaC

I. Exploration des paramètres du processus

1. Système TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Température de dépôt :

Selon la formule thermodynamique, on calcule que lorsque la température est supérieure à 1273 K, l'énergie libre de Gibbs de la réaction est très faible et la réaction est relativement complète. La constante de réaction KP est très grande à 1 273 K et augmente rapidement avec la température, et le taux de croissance ralentit progressivement à 1 773 K.

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

(1) À des températures élevées, la vitesse de déplacement des atomes ou des groupes de réactifs actifs est trop rapide, ce qui entraînera une répartition inégale lors de l'accumulation de 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 réaction de pyrolyse des alcanes et la vitesse de réaction de réduction du pentachlorure de tantale. Le carbone de pyrolyse est excessif et ne peut pas être combiné avec le tantale à temps, ce qui entraîne l'enveloppement de la surface par du carbone.

Lorsque la température est appropriée, la surface durevêtement TaCest dense.

TaCles particules fondent et s'agrègent les unes aux autres, la forme cristalline est complète et les limites des grains évoluent en douceur.

3. Rapport hydrogène :

De plus, de nombreux facteurs affectent la qualité du revêtement :

-Qualité de surface du support

-Champ de gaz de dépôt

-Le degré d'uniformité du mélange des gaz réactifs

II. Défauts typiques derevêtement en carbure de tantale

1. Fissuration et pelage du revêtement

Coefficient de dilatation thermique linéaire CTE linéaire :

2. Analyse des défauts :

(1) Cause :

(2) Méthode de caractérisation

① Utilisez 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 du revêtement et du substrat

(1) Revêtement de croissance in situ en surface

Technologie de dépôt et de diffusion par réaction thermique TRD

Procédé au sel fondu

Simplifiez le processus de production

Baisser la température de réaction

Coût relativement inférieur

Plus respectueux de l'environnement

Convient à la production industrielle à grande échelle

(2) Revêtement de transition composite

Processus de co-dépôt

MCVprocessus

Revêtement multi-composants

Combiner les avantages de chaque composant

Ajustez de manière flexible la composition et la proportion du revêtement

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

(1) Mécanisme de réaction

La technologie TRD est également appelée processus d'incorporation, qui 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 se diffuse à 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 de carbure doit satisfaire à l'exigence selon laquelle l'énergie libre de formation d'oxydation de l'élément formant le carbure est supérieure à celle de l'oxyde de bore.

L'énergie libre de Gibbs du carbure est suffisamment faible (sinon, du bore ou du borure pourrait 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 alcalin fort, pour former du tantalate de sodium, réduisant ainsi la température de réaction initiale.