جرافيت مطلي بطبقة من كربيد التنتالوم

أولاً: استكشاف معلمات العملية

1. نظام TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. درجة حرارة الترسيب:

وفقًا للمعادلة الديناميكية الحرارية، يُحسب أنه عندما تتجاوز درجة الحرارة 1273 كلفن، تكون طاقة غيبس الحرة للتفاعل منخفضة جدًا، ويكون التفاعل شبه مكتمل. ويكون ثابت التفاعل KP كبيرًا جدًا عند 1273 كلفن، ويزداد بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة، ثم يتباطأ معدل الزيادة تدريجيًا عند 1773 كلفن.

التأثير على مورفولوجيا سطح الطلاء: عندما تكون درجة الحرارة غير مناسبة (مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا)، فإن السطح يظهر مورفولوجيا كربون حرة أو مسامات فضفاضة.

(1) عند درجات الحرارة العالية، تكون سرعة حركة ذرات أو مجموعات المواد المتفاعلة النشطة سريعة جدًا، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ أثناء تراكم المواد، ولا يمكن للمناطق الغنية والفقيرة الانتقال بسلاسة، مما يؤدي إلى ظهور المسام.

(2) ثمة فرق بين معدل تفاعل التحلل الحراري للألكانات ومعدل تفاعل اختزال خماسي كلوريد التنتالوم. يكون الكربون الناتج عن التحلل الحراري فائضًا ولا يمكن دمجه مع التنتالوم في الوقت المناسب، مما يؤدي إلى تغطية السطح بالكربون.

عندما تكون درجة الحرارة مناسبة، يكون سطحطلاء TaCكثيف.

تاكتنصهر الجزيئات وتتجمع مع بعضها البعض، ويكتمل الشكل البلوري، وتنتقل حدود الحبيبات بسلاسة.

3. نسبة الهيدروجين:

بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على جودة الطلاء:

- جودة سطح الركيزة

- حقل غاز الترسيب

- درجة تجانس مزج غازات التفاعل

ثانيًا: العيوب النموذجية لـطلاء كربيد التنتالوم

1. تشقق وتقشر الطلاء

معامل التمدد الحراري الخطي (CTE):

2. تحليل العيوب:

(1) السبب:

(2) طريقة التوصيف

① استخدم تقنية حيود الأشعة السينية لقياس الإجهاد المتبقي.

② استخدم قانون هو كي لتقريب الإجهاد المتبقي.

(3) الصيغ ذات الصلة

3. تحسين التوافق الميكانيكي للطلاء والركيزة

(1) طلاء النمو الموضعي السطحي

تقنية الترسيب والتفاعل الحراري والانتشار TRD

عملية الملح المنصهر

تبسيط عملية الإنتاج

خفض درجة حرارة التفاعل

تكلفة منخفضة نسبياً

أكثر ملاءمة للبيئة

مناسب للإنتاج الصناعي واسع النطاق

(2) طلاء انتقالي مركب

عملية الترسيب المشترك

أمراض القلب والأوعية الدمويةعملية

طلاء متعدد المكونات

الجمع بين مزايا كل مكون

اضبط تركيبة الطلاء ونسبته بمرونة

4. تقنية الترسيب والانتشار بالتفاعل الحراري (TRD)

(1) آلية التفاعل

تُعرف تقنية TRD أيضًا باسم عملية التضمين، والتي تستخدم نظام حمض البوريك-خماسي أكسيد التنتالوم-فلوريد الصوديوم-أكسيد البورون-كربيد البورون لتحضيرطلاء كربيد التنتالوم.

① يذيب حمض البوريك المنصهر خامس أكسيد التنتالوم؛

② يتم اختزال خامس أكسيد التنتالوم إلى ذرات التنتالوم النشطة وينتشر على سطح الجرافيت؛

③ يتم امتصاص ذرات التنتالوم النشطة على سطح الجرافيت وتتفاعل مع ذرات الكربون لتكوينطلاء كربيد التنتالوم.

(2) مفتاح التفاعل

يجب أن يفي نوع طلاء الكربيد بالشرط الذي ينص على أن طاقة التكوين الحرة للأكسدة للعنصر المكون للكربيد أعلى من طاقة أكسيد البورون.

طاقة جيبس ​​الحرة للكربيد منخفضة بما يكفي (وإلا فقد يتشكل البورون أو البوريد).

أكسيد التنتالوم هو أكسيد متعادل. في البوراكس المنصهر ذي درجة الحرارة العالية، يمكن أن يتفاعل مع أكسيد الصوديوم القلوي القوي لتكوين تنتالات الصوديوم، مما يقلل من درجة حرارة التفاعل الأولية.