Метод подготовки обычных графитовых деталей с покрытием TaC

ЧАСТЬ/1

Метод CVD (химическое осаждение из паровой фазы):

При 900-2300 ℃ с использованием TaCl.₅и CnHm в качестве источников тантала и углерода, H2 в качестве восстановительной атмосферы, Ar2 в качестве газа-носителя, пленка реакционного осаждения. Приготовленное покрытие компактное, однородное и имеет высокую чистоту. Однако существуют некоторые проблемы, такие как сложный процесс, высокая стоимость, сложный контроль воздушного потока и низкая эффективность осаждения.

ЧАСТЬ/2

Метод суспензионного спекания:

Суспензию, содержащую источник углерода, источник тантала, диспергатор и связующее, наносят на графит и спекают при высокой температуре после сушки. Приготовленное покрытие растет без регулярной ориентации, имеет низкую стоимость и пригодно для крупносерийного производства. Еще предстоит изучить возможности достижения равномерного и полного покрытия на крупнозернистом графите, устранения дефектов подложки и повышения силы сцепления покрытия.

ЧАСТЬ/3

Метод плазменного напыления:

Порошок TaC плавится плазменной дугой при высокой температуре, распыляется высокоскоростной струей на высокотемпературные капли и распыляется на поверхность графитового материала. Оксидный слой легко сформировать без вакуума, а потребление энергии велико.

 

Фигура . Лоток для пластин после использования в устройстве MOCVD для эпитаксиального выращивания GaN (Veeco P75). Тот, что слева, покрыт TaC, а тот, что справа, — SiC.

с покрытием TaCграфитовые детали нужно решить

ЧАСТЬ/1

Сила связывания:

Коэффициент термического расширения и другие физические свойства TaC и углеродных материалов различны, прочность сцепления покрытия низкая, трудно избежать трещин, пор и термического напряжения, а покрытие легко отслаивается в реальной атмосфере, содержащей гниль и повторяющийся процесс подъема и охлаждения.

ЧАСТЬ/2

Чистота:

TaC-покрытиедолжен иметь сверхвысокую чистоту, чтобы избежать примесей и загрязнения в условиях высоких температур, а также необходимо согласовать эффективные стандарты содержания и стандарты характеристик свободного углерода и внутренних примесей на поверхности и внутри полного покрытия.

ЧАСТЬ/3

Стабильность:

Устойчивость к высоким температурам и стойкость к химической атмосфере выше 2300 ℃ являются наиболее важными показателями для проверки стабильности покрытия. Отверстия, трещины, отсутствующие углы и границы зерен с одной ориентацией легко вызывают проникновение коррозионных газов в графит, что приводит к нарушению защиты покрытия.

ЧАСТЬ/4

Устойчивость к окислению:

TaC начинает окисляться до Ta2O5 при температуре выше 500℃, причем скорость окисления резко возрастает с увеличением температуры и концентрации кислорода. Окисление поверхности начинается с границ зерен и мелких зерен и постепенно образует столбчатые кристаллы и разбитые кристаллы, в результате чего образуется большое количество щелей и отверстий, а инфильтрация кислорода усиливается до тех пор, пока покрытие не будет снято. Образующийся оксидный слой имеет плохую теплопроводность и имеет разнообразный внешний вид.

ЧАСТЬ/5

Однородность и шероховатость:

Неравномерное распределение поверхности покрытия может привести к локальной концентрации термических напряжений, увеличивая риск растрескивания и отслаивания. Кроме того, шероховатость поверхности напрямую влияет на взаимодействие покрытия с внешней средой, а слишком высокая шероховатость легко приводит к повышенному трению с пластиной и неравномерности теплового поля.

ЧАСТЬ/6

Размер зерна:

Однородный размер зерна способствует стабильности покрытия. Если размер зерна мал, связь не прочная, легко подвергается окислению и коррозии, что приводит к образованию большого количества трещин и отверстий по краям зерен, что снижает защитные свойства покрытия. Если размер зерна слишком велик, оно получается относительно шероховатым, и покрытие легко отслаивается под воздействием термической нагрузки.