Than chì với lớp phủ TaC

I. Thăm dò tham số quy trình

1. Hệ TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Nhiệt độ lắng đọng:

Theo công thức nhiệt động lực học, người ta tính toán rằng khi nhiệt độ lớn hơn 1273K thì năng lượng tự do Gibbs của phản ứng rất thấp và phản ứng tương đối hoàn chỉnh. Hằng số phản ứng KP rất lớn ở 1273K và tăng nhanh theo nhiệt độ, tốc độ tăng trưởng chậm dần ở 1773K.

Ảnh hưởng đến hình thái bề mặt của lớp phủ: Khi nhiệt độ không thích hợp (quá cao hoặc quá thấp), bề mặt xuất hiện hình thái carbon tự do hoặc các lỗ xốp.

(1) Ở nhiệt độ cao, tốc độ di chuyển của các nguyên tử hoặc nhóm chất phản ứng hoạt động quá nhanh, điều này sẽ dẫn đến sự phân bố không đồng đều trong quá trình tích tụ vật liệu, và các khu vực giàu và nghèo không thể chuyển đổi suôn sẻ, dẫn đến lỗ chân lông.

(2) Có sự khác biệt giữa tốc độ phản ứng nhiệt phân của ankan và tốc độ phản ứng khử của tantalum pentachloride. Carbon nhiệt phân quá mức và không thể kết hợp kịp thời với tantalum, dẫn đến bề mặt bị carbon bao bọc.

Khi nhiệt độ thích hợp, bề mặt củalớp phủ TaCdày đặc.

TaCcác hạt tan chảy và kết hợp với nhau, dạng tinh thể hoàn chỉnh và ranh giới hạt chuyển tiếp trơn tru.

3. Tỷ lệ hydro:

Ngoài ra còn có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ:

- Chất lượng bề mặt nền

-Trường khí lắng đọng

-Mức độ đồng nhất của việc trộn khí phản ứng

II. Những khuyết tật điển hình củalớp phủ cacbua tantalum

1. Lớp sơn bị nứt và bong tróc

Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính CTE tuyến tính:

2. Phân tích khuyết tật:

(1) Nguyên nhân:

(2) Phương pháp mô tả đặc tính

① Sử dụng công nghệ nhiễu xạ tia X để đo biến dạng dư.

② Sử dụng định luật Hu Ke để tính gần đúng ứng suất dư.

(3) Các công thức liên quan

3. Tăng cường khả năng tương thích cơ học của lớp phủ và chất nền

(1) Lớp phủ tăng trưởng tại chỗ trên bề mặt

Công nghệ lắng đọng và khuếch tán phản ứng nhiệt TRD

Quá trình muối nóng chảy

Đơn giản hóa quy trình sản xuất

Giảm nhiệt độ phản ứng

Chi phí tương đối thấp hơn

Thân thiện với môi trường hơn

Thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn

(2) Lớp phủ chuyển tiếp tổng hợp

Quá trình đồng lắng đọng

CVDquá trình

Lớp phủ đa thành phần

Kết hợp ưu điểm của từng thành phần

Điều chỉnh linh hoạt thành phần và tỷ lệ lớp phủ

4. Công nghệ lắng đọng và khuếch tán phản ứng nhiệt TRD

(1) Cơ chế phản ứng

Công nghệ TRD còn được gọi là quá trình nhúng, sử dụng hệ thống axit boric-tantalum pentoxide-natri florua-boron oxit-boron cacbua để chuẩn bịlớp phủ cacbua tantalum.

① Axit boric nóng chảy hòa tan tantalum pentoxit;

② Tantalum pentoxit bị khử thành các nguyên tử tantalum hoạt động và khuếch tán trên bề mặt than chì;

③ Các nguyên tử tantalum hoạt động được hấp phụ trên bề mặt than chì và phản ứng với các nguyên tử carbon để tạo thànhlớp phủ cacbua tantalum.

(2) Khóa phản ứng

Loại lớp phủ cacbua phải đáp ứng yêu cầu năng lượng tự do hình thành oxy hóa của nguyên tố tạo thành cacbua cao hơn năng lượng tự do của boron oxit.

Năng lượng tự do Gibbs của cacbua đủ thấp (nếu không, boron hoặc boride có thể được hình thành).

Tantalum pentoxit là một oxit trung tính. Trong borax nóng chảy ở nhiệt độ cao, nó có thể phản ứng với oxit natri oxit kiềm mạnh để tạo thành natri tantalat, do đó làm giảm nhiệt độ phản ứng ban đầu.