Tavallisten TaC-pinnoitettujen grafiittiosien valmistusmenetelmä

OSA/1
CVD (Chemical Vapor Deposition) -menetelmä:
900-2300 ℃ käyttäen TaCl:a₅ja CnHm tantaali- ja hiilenlähteinä, H2 pelkistävänä atmosfäärinä, Ar2-kantokaasuna, reaktiopinnoituskalvo. Valmistettu pinnoite on kompakti, tasainen ja erittäin puhdas. On kuitenkin joitain ongelmia, kuten monimutkainen prosessi, kalliit kustannukset, vaikea ilmavirran säätö ja alhainen pinnoitustehokkuus.
OSA/2
Lietteen sintrausmenetelmä:
Hiilenlähdettä, tantaalilähdettä, dispergointiainetta ja sideainetta sisältävä liete päällystetään grafiitin päälle ja sintrataan korkeassa lämpötilassa kuivauksen jälkeen. Valmistettu pinnoite kasvaa ilman säännöllistä suuntausta, on edullinen ja soveltuu laajamittaiseen tuotantoon. On vielä tutkimatta tasaisen ja täydellisen pinnoitteen saavuttamista suurille grafiitille, tukivirheiden poistaminen ja pinnoitteen sidosvoiman parantaminen.
OSA/3
Plasma ruiskutusmenetelmä:
TaC-jauhe sulatetaan plasmakaarilla korkeassa lämpötilassa, sumutetaan korkean lämpötilan pisaroiksi nopealla suihkulla ja ruiskutetaan grafiittimateriaalin pinnalle. Oksidikerros on helppo muodostaa ei-tyhjiössä ja energiankulutus on suuri.

 

Kuva . Kiekkoalusta käytön jälkeen GaN epitaksiaalisesti kasvatetussa MOCVD-laitteessa (Veeco P75). Vasemmanpuoleinen on päällystetty TaC:llä ja oikealla oleva SiC:llä.

TaC päällystettygrafiittiosat on ratkaistava

OSA/1
Sidontavoima:
Lämpölaajenemiskerroin ja muut fysikaaliset ominaisuudet TaC:n ja hiilimateriaalien välillä ovat erilaiset, pinnoitteen sidoslujuus on alhainen, halkeamia, huokosia ja lämpöjännitystä on vaikea välttää ja pinnoite on helppo irrottaa varsinaisessa ilmakehässä, joka sisältää mätää ja toistuva kohotus- ja jäähdytysprosessi.
OSA/2
Puhtaus:
TaC pinnoiteon oltava erittäin puhdasta, jotta vältetään epäpuhtaudet ja saastuminen korkeissa lämpötiloissa, ja vapaan hiilen ja luontaisten epäpuhtauksien tehokkaat pitoisuusstandardit ja karakterisointistandardit koko pinnoitteen pinnalla ja sisällä on sovittava.
OSA/3
Vakaus:
Korkean lämpötilan kestävyys ja kemiallisen ilmakehän kestävyys yli 2300 ℃ ovat tärkeimmät indikaattorit pinnoitteen stabiilisuuden testaamiseksi. Neulanreiät, halkeamat, puuttuvat kulmat ja yksisuuntaiset raerajat saavat helposti syövyttävien kaasujen tunkeutumaan ja tunkeutumaan grafiittiin, mikä johtaa pinnoitteen suojausvaurioon.
OSA/4
Hapettumiskestävyys:
TaC alkaa hapettua Ta2O5:ksi kun se on yli 500 ℃, ja hapetusnopeus kasvaa jyrkästi lämpötilan ja happipitoisuuden noustessa. Pinnan hapettuminen alkaa raerajoista ja pienistä rakeista ja muodostaa vähitellen pylväsmäisiä kiteitä ja rikkoutuneita kiteitä, jolloin syntyy suuri määrä rakoja ja reikiä, ja hapen tunkeutuminen voimistuu, kunnes pinnoite irtoaa. Tuloksena olevalla oksidikerroksella on huono lämmönjohtavuus ja erilaisia ​​värejä.
OSA/5
Tasaisuus ja karheus:
Pinnoitteen pinnan epätasainen jakautuminen voi johtaa paikalliseen lämpöjännityspitoisuuteen, mikä lisää halkeilu- ja halkeiluriskiä. Lisäksi pinnan karheus vaikuttaa suoraan pinnoitteen ja ulkoisen ympäristön väliseen vuorovaikutukseen, ja liian suuri karheus johtaa helposti kitkan lisääntymiseen kiekon kanssa ja epätasaiseen lämpökenttään.
OSA/6
Raekoko:
Tasainen raekoko edistää pinnoitteen vakautta. Jos raekoko on pieni, sidos ei ole tiukka, ja se on helppo hapettua ja syöpyä, jolloin raereunaan muodostuu suuri määrä halkeamia ja reikiä, mikä heikentää pinnoitteen suojakykyä. Jos raekoko on liian suuri, se on suhteellisen karkea ja pinnoite on helppo hilseillä irti lämpörasituksessa.