Grafiet met TaC-coating

I. Procesparameterverkenning

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-systeem

2. Afzettingstemperatuur:

Volgens de thermodynamische formule wordt berekend dat bij een temperatuur hoger dan 1273 K de vrije Gibbs-energie van de reactie zeer laag is en de reactie relatief volledig is. De reactieconstante KP is zeer hoog bij 1273 K en neemt snel toe met de temperatuur, terwijl de groeisnelheid geleidelijk afneemt bij 1773 K.

Invloed op de oppervlaktemorfologie van de coating: Wanneer de temperatuur niet geschikt is (te hoog of te laag), vertoont het oppervlak een vrije koolstofmorfologie of losse poriën.

(1) Bij hoge temperaturen is de bewegingssnelheid van de actieve reagerende atomen of groepen te hoog, wat zal leiden tot een ongelijkmatige verdeling tijdens de accumulatie van materialen, en de rijke en arme gebieden kunnen niet soepel overgaan, wat resulteert in poriën.

(2) Er is een verschil tussen de pyrolysereactiesnelheid van alkanen en de reductiereactiesnelheid van tantaalpentachloride. De pyrolysekoolstof is overmatig en kan niet op tijd met tantaal worden gecombineerd, waardoor het oppervlak door koolstof wordt omhuld.

Als de temperatuur geschikt is, wordt het oppervlak van deTaC-coatingis dicht.

TaCDeeltjes smelten en klonteren samen, de kristalvorm is compleet en de korrelgrens gaat vloeiend over.

3. Waterstofverhouding:

Daarnaast zijn er veel factoren die de kwaliteit van de coating beïnvloeden:

-Kwaliteit van het substraatoppervlak

-Depositiegasveld

-De mate van uniformiteit van de menging van het reagerende gas

II. Typische gebreken vantantaalcarbide coating

1. Barsten en afbladderen van de coating

Lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt lineaire CTE:

2. Defectanalyse:

(1) Oorzaak:

(2) Karakteriseringsmethode

① Gebruik röntgendiffractietechnologie om de restspanning te meten.

② Gebruik de wet van Hu Ke om de restspanning te benaderen.

(3) Verwante formules

3. Verbeter de mechanische compatibiliteit van de coating en het substraat

(1) Oppervlakte-in-situ groeicoating

Thermische reactiedepositie- en diffusietechnologie TRD

Gesmolten zoutproces

Vereenvoudig het productieproces

Verlaag de reactietemperatuur

Relatief lagere kosten

Milieuvriendelijker

Geschikt voor grootschalige industriële productie

(2) Samengestelde overgangscoating

Co-depositieproces

CVDproces

Multi-componenten coating

De voordelen van elk onderdeel combineren

Pas de samenstelling en verhouding van de coating flexibel aan

4. Thermische reactiedepositie- en diffusietechnologie TRD

(1) Reactiemechanisme

TRD-technologie wordt ook wel inbeddingsproces genoemd, waarbij een boorzuur-tantaalpentoxide-natriumfluoride-booroxide-boorcarbidesysteem wordt gebruikt omtantaalcarbide coating.

① Gesmolten boorzuur lost tantaalpentoxide op;

2 Tantaalpentoxide wordt gereduceerd tot actieve tantaalatomen en diffundeert op het grafietoppervlak;

③ Actieve tantaalatomen worden geadsorbeerd op het grafietoppervlak en reageren met koolstofatomen omtantaalcarbide coating.

(2) Reactiesleutel

Het type carbidecoating moet voldoen aan de eis dat de vrije oxidatie-vormingsenergie van het element waaruit het carbide bestaat, hoger moet zijn dan die van booroxide.

De vrije energie van Gibbs van het hardmetaal is laag genoeg (anders kan er boor of boride worden gevormd).

Tantaalpentoxide is een neutraal oxide. In gesmolten borax bij hoge temperatuur kan het reageren met het sterk alkalische natriumoxide om natriumtantalaat te vormen, waardoor de initiële reactietemperatuur wordt verlaagd.