Метод за приготвяне на обикновени графитни части с покритие от TaC

ЧАСТ/1
CVD метод (Chemical Vapor Deposition):
При 900-2300 ℃, използвайки TaCl₅и CnHm като източници на тантал и въглерод, H₂ като редуцираща атмосфера, Ar2 като носещ газ, филм за отлагане на реакция. Приготвеното покритие е компактно, равномерно и с висока чистота. Съществуват обаче някои проблеми като сложен процес, скъпи разходи, трудно управление на въздушния поток и ниска ефективност на отлагане.
ЧАСТ/2
Метод на синтероване на суспензия:
Суспензията, съдържаща източник на въглерод, източник на тантал, диспергатор и свързващо вещество, се покрива върху графита и се синтерува при висока температура след изсушаване. Приготвеното покритие расте без правилна ориентация, има ниска цена и е подходящо за мащабно производство. Остава да се проучи, за да се постигне равномерно и пълно покритие върху голям графит, да се елиминират опорните дефекти и да се подобри силата на свързване на покритието.
ЧАСТ/3
Метод на плазмено пръскане:
Прахът TaC се разтопява чрез плазмена дъга при висока температура, пулверизира се във високотемпературни капчици чрез високоскоростна струя и се напръсква върху повърхността на графитен материал. Лесно е да се образува оксиден слой под не-вакуум и консумацията на енергия е голяма.

 

Фигура . Тава за вафли след използване в MOCVD устройство с епитаксиален растеж на GaN (Veeco P75). Този отляво е покрит с TaC, а този отдясно е покрит със SiC.

TaC покритиеграфитните части трябва да бъдат решени

ЧАСТ/1
Сила на свързване:
Коефициентът на топлинно разширение и други физични свойства между TaC и въглеродните материали са различни, якостта на свързване на покритието е ниска, трудно е да се избегнат пукнатини, пори и термичен стрес, а покритието лесно се отлепва в действителната атмосфера, съдържаща гниене и повтарящ се процес на втасване и охлаждане.
ЧАСТ/2
Чистота:
TaC покритиетрябва да бъде с ултра-висока чистота, за да се избегнат примеси и замърсяване при условия на висока температура, и стандартите за ефективно съдържание и стандартите за характеризиране на свободен въглерод и присъщи примеси на повърхността и вътрешността на пълното покритие трябва да бъдат договорени.
ЧАСТ/3
Стабилност:
Устойчивостта на висока температура и устойчивостта на химическа атмосфера над 2300 ℃ са най-важните показатели за тестване на стабилността на покритието. Отвори, пукнатини, липсващи ъгли и граници на зърната с една ориентация е лесно да причинят корозивни газове да проникнат и да проникнат в графита, което води до повреда на защитното покритие.
ЧАСТ/4
Устойчивост на окисление:
TaC започва да се окислява до Ta2O5, когато е над 500 ℃ и скоростта на окисление се увеличава рязко с повишаването на температурата и концентрацията на кислород. Повърхностното окисляване започва от границите на зърната и малките зърна и постепенно образува колоновидни кристали и счупени кристали, което води до голям брой празнини и дупки, а проникването на кислород се засилва, докато покритието се отстрани. Полученият оксиден слой има лоша топлопроводимост и разнообразие от цветове на външен вид.
ЧАСТ/5
Еднородност и грапавост:
Неравномерното разпределение на повърхността на покритието може да доведе до локална концентрация на топлинно напрежение, увеличавайки риска от напукване и разцепване. В допълнение, грапавостта на повърхността влияе пряко върху взаимодействието между покритието и външната среда, а твърде високата грапавост лесно води до повишено триене с пластината и неравномерно термично поле.
ЧАСТ/6
Размер на зърното:
Равномерният размер на зърната спомага за стабилността на покритието. Ако размерът на зърното е малък, връзката не е плътна и е лесно да се окисли и корозира, което води до голям брой пукнатини и дупки в ръба на зърното, което намалява защитните характеристики на покритието. Ако размерът на зърното е твърде голям, той е сравнително грапав и покритието лесно се отлепва при термичен стрес.