Grafite com revestimento TaC

I. Exploração de parâmetros de processo

1. Sistema TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Temperatura de deposição:

De acordo com a fórmula termodinâmica, calcula-se que quando a temperatura é superior a 1273K, a energia livre de Gibbs da reação é muito baixa e a reação é relativamente completa. A constante de reação KP é muito grande em 1273K e aumenta rapidamente com a temperatura, e a taxa de crescimento diminui gradualmente em 1773K.

Influência na morfologia superficial do revestimento: Quando a temperatura não é adequada (muito alta ou muito baixa), a superfície apresenta morfologia de carbono livre ou poros soltos.

(1) Em altas temperaturas, a velocidade de movimento dos átomos ou grupos reagentes ativos é muito rápida, o que levará a uma distribuição desigual durante o acúmulo de materiais, e as áreas ricas e pobres não podem fazer uma transição suave, resultando em poros.

(2) Há uma diferença entre a taxa de reação de pirólise dos alcanos e a taxa de reação de redução do pentacloreto de tântalo. O carbono da pirólise é excessivo e não pode ser combinado com o tântalo a tempo, resultando no envolvimento da superfície com carbono.

Quando a temperatura é apropriada, a superfície doRevestimento TaCé denso.

TaCas partículas derretem e se agregam umas com as outras, a forma do cristal está completa e o limite do grão transita suavemente.

3. Proporção de hidrogênio:

Além disso, existem muitos fatores que afetam a qualidade do revestimento:

-Qualidade da superfície do substrato

-Campo de gás de deposição

-O grau de uniformidade da mistura de gases reagentes

II. Defeitos típicos derevestimento de carboneto de tântalo

1. Revestimento rachado e descascado

Coeficiente de expansão térmica linear CTE linear:

2. Análise de defeitos:

(1) Causa:

(2) Método de caracterização

① Use tecnologia de difração de raios X para medir a deformação residual.

② Use a lei de Hu Ke para aproximar a tensão residual.

(3) Fórmulas relacionadas

3. Melhorar a compatibilidade mecânica do revestimento e do substrato

(1) Revestimento de crescimento in-situ de superfície

Tecnologia de deposição e difusão por reação térmica TRD

Processo de sal fundido

Simplifique o processo de produção

Abaixe a temperatura de reação

Custo relativamente mais baixo

Mais ecológico

Adequado para produção industrial em larga escala

(2) Revestimento de transição composto

Processo de codeposição

DCVprocesso

Revestimento multicomponente

Combinando as vantagens de cada componente

Ajuste flexível da composição e proporção do revestimento

4. Deposição de reação térmica e tecnologia de difusão TRD

(1) Mecanismo de Reação

A tecnologia TRD também é chamada de processo de incorporação, que usa sistema de ácido bórico-pentóxido de tântalo-fluoreto de sódio-óxido de boro-carboneto de boro para prepararrevestimento de carboneto de tântalo.

① O ácido bórico fundido dissolve o pentóxido de tântalo;

② O pentóxido de tântalo é reduzido a átomos ativos de tântalo e se difunde na superfície do grafite;

③ Átomos de tântalo ativos são adsorvidos na superfície de grafite e reagem com átomos de carbono para formarrevestimento de carboneto de tântalo.

(2) Chave de reação

O tipo de revestimento de carboneto deve satisfazer o requisito de que a energia livre de formação de oxidação do elemento que forma o carboneto seja superior à do óxido de boro.

A energia livre de Gibbs do carboneto é baixa o suficiente (caso contrário, boro ou boreto podem ser formados).

O pentóxido de tântalo é um óxido neutro. No bórax fundido em alta temperatura, ele pode reagir com o forte óxido alcalino óxido de sódio para formar tantalato de sódio, reduzindo assim a temperatura inicial da reação.