Grafit med TaC-belægning

I. Udforskning af procesparametre

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-systemet

2. Aflejringstemperatur:

Ifølge den termodynamiske formel beregnes det, at når temperaturen er højere end 1273 K, er reaktionens Gibbs frie energi meget lav, og reaktionen er relativt fuldstændig. Reaktionskonstanten KP er meget stor ved 1273 K og stiger hurtigt med temperaturen, og væksthastigheden aftager gradvist ved 1773 K.

Indflydelse på belægningens overflademorfologi: Når temperaturen ikke er passende (for høj eller for lav), udviser overfladen en fri kulstofmorfologi eller løse porer.

(1) Ved høje temperaturer er bevægelseshastigheden for de aktive reaktantatomer eller -grupper for hurtig, hvilket vil føre til ujævn fordeling under akkumulering af materialer, og de rige og dårlige områder kan ikke gnidningsløst overgå, hvilket resulterer i porer.

(2) Der er forskel på pyrolysehastigheden for alkaner og reduktionshastigheden for tantalpentachlorid. Pyrolysekulstof er for stort og kan ikke kombineres med tantal i tide, hvilket resulterer i, at overfladen bliver omsluttet af kulstof.

Når temperaturen er passende, overfladen afTaC-belægninger tæt.

TaCpartikler smelter og aggregerer med hinanden, krystalformen er fuldstændig, og korngrænsen overgår jævnt.

3. Hydrogenforhold:

Derudover er der mange faktorer, der påvirker belægningens kvalitet:

-Overfladekvalitet på underlaget

-Aflejringsgasfelt

-Graden af ​​ensartethed af blandingen af ​​reaktantgassen

II. Typiske defekter vedtantalkarbidbelægning

1. Revnedannelse og afskalning af belægningen

Lineær termisk udvidelseskoefficient lineær CTE:

2. Fejlanalyse:

(1) Årsag:

(2) Karakteriseringsmetode

① Brug røntgendiffraktionsteknologi til at måle den resterende tøjning.

② Brug Hu Kes lov til at tilnærme restspændingen.

(3) Relaterede formler

3. Forbedre den mekaniske kompatibilitet mellem belægningen og substratet

(1) Overfladebehandling til in-situ vækst

Termisk reaktionsaflejring og diffusionsteknologi TRD

Smeltet saltproces

Forenkl produktionsprocessen

Sænk reaktionstemperaturen

Relativt lavere omkostninger

Mere miljøvenlig

Velegnet til storskala industriel produktion

(2) Komposit overgangsbelægning

Medaflejringsproces

CVDbehandle

Flerkomponentbelægning

Kombination af fordelene ved hver komponent

Juster belægningens sammensætning og proportioner fleksibelt

4. Termisk reaktionsaflejrings- og diffusionsteknologi TRD

(1) Reaktionsmekanisme

TRD-teknologi kaldes også indlejringsproces, der bruger borsyre-tantalpentoxid-natriumfluorid-boroxid-borcarbidsystem til at fremstilletantalkarbidbelægning.

① Smeltet borsyre opløser tantalpentoxid;

② Tantalpentoxid reduceres til aktive tantalatomer og diffunderer på grafitoverfladen;

③ Aktive tantalatomer adsorberes på grafitoverfladen og reagerer med kulstofatomer for at dannetantalkarbidbelægning.

(2) Reaktionsnøgle

Typen af ​​hårdmetalbelægning skal opfylde kravet om, at den frie energi ved oxidationsdannelse for det element, der danner hårdmetalen, er højere end for boroxid.

Karbidets Gibbs-frie energi er lav nok (ellers kan der dannes bor eller borid).

Tantalpentoxid er et neutralt oxid. I smeltet borax ved høj temperatur kan det reagere med det stærke alkaliske oxid natriumoxid og danne natriumtantalat, hvorved den indledende reaktionstemperatur reduceres.