Grafiet met TaC-coating

I. Procesparameteronderzoek

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-systeem

2. Afzettingstemperatuur:

Volgens de thermodynamische formule is berekend dat bij temperaturen hoger dan 1273 K de Gibbs-vrije energie van de reactie zeer laag is en de reactie relatief volledig verloopt. De reactieconstante KP is zeer groot bij 1273 K en neemt snel toe met de temperatuur, waarna 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 reactantatomen 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 in elkaar overgaan, wat resulteert in poriën.

(2) Er is een verschil tussen de reactiesnelheid van de pyrolyse van alkanen en de reactiesnelheid van de reductie van tantaalpentachloride. De pyrolyse-koolstof is te groot en kan niet tijdig met tantaal worden gecombineerd, waardoor het oppervlak met koolstof wordt omhuld.

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

TaCDe deeltjes smelten en klonteren samen, de kristalstructuur is compleet en de korrelgrenzen verlopen soepel.

3. Waterstofverhouding:

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

-Kwaliteit van het substraatoppervlak

- Afzettingsgasveld

-De mate van uniformiteit van de menging van reactiegas

II. Typische defecten vantantaalcarbide coating

1. Scheuren en afbladderen van de coating

Lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt (lineaire CTE):

2. Defectanalyse:

(1) Oorzaak:

(2) Karakteriseringsmethode

① Gebruik röntgendiffractietechnologie om de resterende spanning te meten.

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

(3) Gerelateerde formules

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

(1) Oppervlakte in-situ groeicoating

Thermische reactieafzetting en diffusietechnologie TRD

Gesmolten zoutproces

Vereenvoudig het productieproces

Verlaag de reactietemperatuur

Relatief lagere kosten

Milieuvriendelijker

Geschikt voor grootschalige industriële productie

(2) Samengestelde overgangscoating

Co-afzettingsproces

Hart- en vaatziektenproces

Meercomponentencoating

De voordelen van elk onderdeel combineren

De samenstelling en verhouding van de coating kunnen flexibel worden aangepast.

4. Thermische reactieafzetting en diffusietechnologie TRD

(1) Reactiemechanisme

De TRD-technologie wordt ook wel inbeddingsproces genoemd. Hierbij wordt een systeem van boorzuur, tantaalpentoxide, natriumfluoride, booroxide en boorcarbide gebruikt voor de voorbereiding.tantaalcarbide coating.

① Gesmolten boorzuur lost tantaalpentoxide op;

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

③ Actieve tantaalatomen worden geadsorbeerd op het grafietoppervlak en reageren met koolstofatomen om te vormentantaalcarbide coating.

(2) Reactiesleutel

Het type carbidecoating moet voldoen aan de eis dat de oxidatievormingsvrije energie van het element waaruit het carbide is opgebouwd hoger is dan die van booroxide.

De Gibbs-vrije energie van het carbide is laag genoeg (anders zouden er boor of boride gevormd kunnen worden).

Tantaalpentoxide is een neutraal oxide. In gesmolten borax bij hoge temperaturen kan het reageren met het sterk alkalische oxide natriumoxide tot natriumtantalaat, waardoor de aanvankelijke reactietemperatuur wordt verlaagd.