Grafit med TaC-beläggning

I. Utforskning av processparameter

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-system

2. Deponeringstemperatur:

Enligt den termodynamiska formeln beräknas det att när temperaturen är högre än 1273K, är Gibbs fria energi för reaktionen mycket låg och reaktionen är relativt fullständig. Reaktionskonstanten KP är mycket stor vid 1273K och ökar snabbt med temperaturen, och tillväxthastigheten avtar gradvis vid 1773K.

Inverkan på ytmorfologin hos beläggningen: När temperaturen inte är lämplig (för hög eller för låg) uppvisar ytan en fri kolmorfologi eller lösa porer.

(1) Vid höga temperaturer är rörelsehastigheten för de aktiva reaktantatomerna eller grupperna för snabb, vilket kommer att leda till ojämn fördelning under ackumulering av material, och de rika och fattiga områdena kan inte övergå smidigt, vilket resulterar i porer.

(2) Det finns en skillnad mellan pyrolysreaktionshastigheten för alkaner och reduktionsreaktionshastigheten för tantalpentaklorid. Pyrolyskolet är överdrivet och kan inte kombineras med tantal i tid, vilket resulterar i att ytan lindas in av kol.

När temperaturen är lämplig, ytan påTaC-beläggningär tät.

TaCpartiklar smälter och aggregeras med varandra, kristallformen är komplett och korngränsen övergår smidigt.

3. Väteförhållande:

Dessutom finns det många faktorer som påverkar beläggningskvaliteten:

-Underlagets ytkvalitet

-Deponeringsgasfält

- Graden av enhetlighet för reaktantgasblandning

II. Typiska defekter avtantalkarbidbeläggning

1. Beläggning sprickbildning och skalning

Linjär termisk expansionskoefficient linjär CTE:

2. Defektanalys:

(1) Orsak:

(2) Karakteriseringsmetod

① Använd röntgendiffraktionsteknik för att mäta den kvarvarande töjningen.

② Använd Hu Kes lag för att approximera restspänningen.

(3) Relaterade formler

3. Förbättra den mekaniska kompatibiliteten hos beläggningen och substratet

(1) Ytbeläggning på plats

Termisk reaktionsdeposition och diffusionsteknik TRD

Smält salt process

Förenkla produktionsprocessen

Sänk reaktionstemperaturen

Relativt lägre kostnad

Mer miljövänligt

Lämplig för storskalig industriell produktion

(2) Kompositövergångsbeläggning

Samdeponeringsprocess

CVDbehandla

Flerkomponentsbeläggning

Kombinera fördelarna med varje komponent

Justera flexibelt beläggningens sammansättning och proportion

4. Termisk reaktionsdeposition och diffusionsteknik TRD

(1) Reaktionsmekanism

TRD-teknologi kallas också inbäddningsprocess, som använder borsyra-tantalpentoxid-natriumfluorid-boroxid-borkarbidsystem för att förberedatantalkarbidbeläggning.

① Smält borsyra löser tantalpentoxid;

② Tantalpentoxid reduceras till aktiva tantalatomer och diffunderar på grafitytan;

③ Aktiva tantalatomer adsorberas på grafitytan och reagerar med kolatomer för att bildatantalkarbidbeläggning.

(2) Reaktionsnyckel

Typen av karbidbeläggning måste uppfylla kravet att den fria energin för oxidationsbildningen hos elementet som bildar karbiden är högre än den för boroxid.

Karbidens Gibbs fria energi är tillräckligt låg (annars kan bor eller borid bildas).

Tantalpentoxid är en neutral oxid. I högtemperatursmält borax kan den reagera med den starka alkaliska oxiden natriumoxid för att bilda natriumtantalat, och därigenom minska den initiala reaktionstemperaturen.