Than chì với lớp phủ TaC

I. Khám phá các thông số quy trình

1. Hệ thống TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Nhiệt độ lắng đọng:

Theo công thức nhiệt động lực học, người ta 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 toàn. Hằng số phản ứng KP rất lớn ở 1273K và tăng nhanh theo nhiệt độ, tốc độ tăng dần chậm lại ở 1773K.

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

(1) Ở nhiệt độ cao, tốc độ chuyển động của các nguyên tử hoặc nhóm chất phản ứng hoạt động quá nhanh, dẫn đến sự phân bố không đồng đều trong quá trình tích tụ vật liệu và các vùng giàu nghèo không thể chuyển đổi 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 tantali pentaclorua. Cacbon nhiệt phân dư thừa và không thể kết hợp với tantali kịp thời, dẫn đến bề mặt bị bao phủ bởi cacbon.

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

TaCCác hạt tan chảy và kết tụ với nhau, cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh, và quá trình chuyển đổi ranh giới hạt diễn ra suôn sẻ.

3. Tỷ lệ hydro:

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

- Chất lượng bề mặt chất nền

- Mỏ khí lắng đọng

- Mức độ đồng nhất của sự trộn khí phản ứng

II. Các khuyết tật điển hình củalớp phủ cacbua tantan

1. Lớp phủ bị nứt và bong tróc

Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính (CTE):

2. Phân tích lỗi:

(1) Nguyên nhân:

(2) Phương pháp đặc trưng

① Sử dụng công nghệ nhiễu xạ tia X để đo biến dạng dư.

② Sử dụng định luật Hu Ke để xấp xỉ ứng suất dư.

(3) Các công thức liên quan

3. Nâng cao khả năng tương thích cơ học giữa lớp phủ và chất nền

(1) Lớp phủ tăng trưởng tại chỗ trên bề mặt

Công nghệ lắng đọng và khuếch tán phản ứng nhiệt TRD

Quy trình muối nóng chảy

Đơn giản hóa quy trình sản xuất

Hạ 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 hỗn hợp

Quá trình đồng lắng đọng

Bệnh tim mạchquá 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 axit boric-tantan pentoxit-natri florua-oxit bo-cacbua bo để chuẩn bị.lớp phủ cacbua tantan.

① Axit boric nóng chảy hòa tan tantali pentoxit;

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

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

(2) Khóa phản ứng

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

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

Tantalum pentoxit là một 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, nhờ đó làm giảm nhiệt độ phản ứng ban đầu.