Grafite com revestimento de TaC

I. Exploração dos parâmetros do 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 grande a 1273 K e aumenta rapidamente com a temperatura, diminuindo gradualmente a taxa de crescimento a partir de 1773 K.

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

(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 a acumulação de materiais, e as áreas ricas e pobres não podem fazer uma transição suave, resultando em poros.

(2) Existe 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 revestimento da superfície por carbono.

Quando a temperatura estiver adequada, a superfície doRevestimento de TaCé denso.

TaCAs partículas se fundem e se agregam umas às outras, a forma cristalina se completa e a transição entre os limites dos grãos ocorre suavemente.

3. Proporção de hidrogênio:

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

-Qualidade da superfície do substrato

-Campo de gás de deposição

-O grau de uniformidade da mistura dos gases reagentes

II. Defeitos típicos derevestimento de carboneto de tântalo

1. Rachaduras e descascamento do revestimento

Coeficiente de expansão térmica linear (CTE linear):

2. Análise de defeitos:

(1) Causa:

(2) Método de caracterização

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

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

(3) Fórmulas relacionadas

3. Melhorar a compatibilidade mecânica do revestimento com o substrato.

(1) Revestimento de crescimento in situ da superfície

Tecnologia de deposição e difusão por reação térmica TRD

Processo de sal fundido

Simplificar o processo de produção

Diminua a temperatura da reação.

Custo relativamente mais baixo

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 de forma flexível 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 chamada de processo de encapsulamento, utiliza um sistema de ácido bórico-pentóxido de tântalo-fluoreto de sódio-óxido de boro-carbeto 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 difunde-se na superfície do grafite;

③ Os átomos de tântalo ativos são adsorvidos na superfície do grafite e reagem com os 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 por oxidação do elemento que forma o carboneto seja maior do que a do óxido de boro.

A energia livre de Gibbs do carbeto é suficientemente baixa (caso contrário, boro ou borido podem ser formados).

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