Grafite com revestimento de TaC

I. Exploração de parâmetros de processo

1. Sistema TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Temperatura de deposição:

De acordo com a fórmula termodinâmica, calcula-se que, quando a temperatura é superior a 1273 K, a energia livre de Gibbs da reação é muito baixa e a reação é relativamente completa. A constante de reação KP é muito alta a 1273 K e aumenta rapidamente com a temperatura, enquanto a taxa de crescimento diminui gradualmente a 1773 K.

Influência na morfologia superficial do revestimento: Quando a temperatura não é adequada (muito alta ou muito baixa), a superfície apresenta morfologia de carbono livre ou poros soltos.

(1) Em altas temperaturas, a velocidade de movimento dos átomos ou grupos reagentes ativos é muito rápida, o que levará a uma distribuição desigual durante o acúmulo de materiais, e as áreas ricas e pobres não podem fazer uma transição suave, resultando em poros.

(2) Há uma diferença entre a taxa de reação de pirólise dos alcanos e a taxa de reação de redução do pentacloreto de tântalo. O carbono da pirólise é excessivo e não consegue se combinar com o tântalo a tempo, resultando no envoltório da superfície com carbono.

Quando a temperatura é adequada, a superfície doRevestimento TaCé denso.

TaCas partículas derretem e agregam-se umas às outras, a forma cristalina fica completa e a transição dos limites dos grãos ocorre suavemente.

3. Razão de hidrogênio:

Além disso, há muitos fatores que afetam a qualidade do revestimento:

-Qualidade da superfície do substrato

- Campo de deposição de gás

-O grau de uniformidade da mistura dos gases reagentes

II. Defeitos típicos derevestimento de carboneto de tântalo

1. Revestimento rachado e descascado

Coeficiente de expansão térmica linear CTE linear:

2. Análise de defeitos:

(1) Causa:

(2) Método de caracterização

① Use a tecnologia de difração de raios X para medir a deformação residual.

② Use a lei de Hu Ke para aproximar a tensão residual.

(3) Fórmulas relacionadas

3. Melhorar a compatibilidade mecânica do revestimento e do substrato

(1) Revestimento de crescimento superficial in situ

Tecnologia de deposição e difusão por reação térmica TRD

Processo de sal fundido

Simplifique o processo de produção

Abaixe a temperatura da reação

Custo relativamente menor

Mais ecológico

Adequado para produção industrial em larga escala

(2) Revestimento de transição composto

Processo de co-deposição

DCVprocesso

Revestimento multicomponente

Combinando as vantagens de cada componente

Ajuste com flexibilidade a composição e a proporção do revestimento

4. Tecnologia de deposição e difusão por reação térmica TRD

(1) Mecanismo de Reação

A tecnologia TRD também é chamada de processo de incorporação, que utiliza o sistema ácido bórico-pentóxido de tântalo-fluoreto de sódio-óxido de boro-carboneto de boro para prepararrevestimento de carboneto de tântalo.

① O ácido bórico fundido dissolve o pentóxido de tântalo;

② O pentóxido de tântalo é reduzido a átomos de tântalo ativos e se difunde na superfície da grafite;

③ Os átomos de tântalo ativos são adsorvidos na superfície do grafite e reagem com átomos de carbono para formarrevestimento de carboneto de tântalo.

(2) Chave de reação

O tipo de revestimento de carboneto deve satisfazer o requisito de que a energia livre de formação de oxidação do elemento que forma o carboneto seja maior que a do óxido de boro.

A energia livre de Gibbs do carboneto é baixa o suficiente (caso contrário, boro ou boreto podem ser formados).

O pentóxido de tântalo é um óxido neutro. Em bórax fundido em alta temperatura, ele pode reagir com o óxido alcalino forte, óxido de sódio, para formar tantalato de sódio, reduzindo assim a temperatura inicial da reação.