Than chì với lớp phủ TaC

I. Khảo sát tham số quy trình

1. Hệ thống TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Nhiệt độ lắng đọng:

Theo công thức nhiệt động lực học, tính toán rằng khi nhiệt độ lớn hơn 1273K, năng lượng tự do Gibbs của phản ứng rất thấp và phản ứng tương đối hoàn chỉnh. Hằng số phản ứng KP rất lớn ở 1273K và tăng nhanh theo nhiệt độ, tốc độ tăng trưởng chậm dần ở 1773K.

Ảnh hưởng đến hình thái bề mặt của lớp phủ: Khi nhiệt độ không thích hợp (quá cao hoặc quá thấp), bề mặt sẽ xuất hiện hình thái cacbon tự do hoặc các lỗ rỗng lỏng lẻo.

(1) Ở nhiệt độ cao, tốc độ chuyển động của các nguyên tử hoặc nhóm chất phản ứng hoạt động quá nhanh, sẽ dẫn đến sự phân bố không đều trong quá trình tích tụ vật liệu, các vùng giàu và nghèo không thể chuyển tiếp trơn tru, dẫn đến hình thành lỗ rỗng.

(2) Có sự khác biệt giữa tốc độ phản ứng nhiệt phân của ankan và tốc độ phản ứng khử của tantal pentaclorua. Cacbon nhiệt phân quá nhiều và không thể kết hợp với tantal kịp thời, dẫn đến bề mặt bị cacbon bao bọc.

Khi nhiệt độ thích hợp, bề mặt củaLớp phủ TaClà dày đặc.

TaCcác hạt tan chảy và kết tụ với nhau, dạng tinh thể hoàn chỉnh và ranh giới hạt chuyển tiếp trơn tru.

3. Tỷ lệ hydro:

Ngoài ra, còn có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ:

- Chất lượng bề mặt nền

- Mỏ khí lắng đọng

- Mức độ đồng đều của hỗn hợp khí phản ứng

II. Các khuyết tật điển hình củalớp phủ cacbua tantalum

1. Lớp phủ bị nứt và bong tróc

Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính CTE tuyến tính:

2. Phân tích lỗi:

(1) Nguyên nhân:

(2) Phương pháp đặc trưng

① Sử dụng công nghệ nhiễu xạ tia X để đo độ biến dạng còn lại.

② Sử dụng định luật Hồ Khắc để tính gần đúng ứng suất dư.

(3) Công thức liên quan

3. Tăng cường khả năng tương thích cơ học của lớp phủ và chất nền

(1) Lớp phủ tăng trưởng tại chỗ bề mặt

Công nghệ lắng đọng và khuếch tán phản ứng nhiệt TRD

Quá trình muối nóng chảy

Đơn giản hóa quá trình sản xuất

Giảm nhiệt độ phản ứng

Chi phí tương đối thấp hơn

Thân thiện hơn với môi trường

Thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn

(2) Lớp phủ chuyển tiếp tổng hợp

Quá trình đồng lắng đọng

CVDquá trình

Lớp phủ đa thành phần

Kết hợp những ưu điểm của từng thành phần

Linh hoạt điều chỉnh thành phần và tỷ lệ lớp phủ

4. Công nghệ lắng đọng và khuếch tán phản ứng nhiệt TRD

(1) Cơ chế phản ứng

Công nghệ TRD còn được gọi là quy trình nhúng, sử dụng hệ thống axit boric-tantalum pentoxit-natri florua-bo oxit-bo cacbua để chế tạolớp phủ cacbua tantalum.

① Axit boric nóng chảy hòa tan tantalum pentoxit;

② Tantalum pentoxit bị khử thành các nguyên tử tantalum hoạt động và khuếch tán trên bề mặt than chì;

③ Các nguyên tử tantalum hoạt động được hấp phụ trên bề mặt than chì và phản ứng với các nguyên tử cacbon để tạo thànhlớp phủ cacbua tantalum.

(2) Chìa khóa phản ứng

Loại lớp phủ cacbua phải đáp ứng yêu cầu năng lượng tự do hình thành oxy hóa của nguyên tố tạo thành cacbua cao hơn năng lượng tự do của oxit bo.

Năng lượng tự do Gibbs của cacbua đủ thấp (nếu không, có thể hình thành bo hoặc borua).

Tantalum pentoxit là oxit trung tính. Trong borax nóng chảy ở nhiệt độ cao, nó có thể phản ứng với oxit kiềm mạnh natri oxit để tạo thành natri tantalat, do đó làm giảm nhiệt độ phản ứng ban đầu.