Způsob přípravy běžných grafitových dílů potažených TaC

ČÁST/1

Metoda CVD (Chemical Vapour Deposition):

Při 900-2300 °C za použití TaCl₅a CnHm jako zdroje tantalu a uhlíku, H2 jako redukční atmosféra, Ar2 jako nosný plyn, reakční depoziční film. Připravený nátěr je kompaktní, jednotný a vysoce čistý. Existují však některé problémy, jako je komplikovaný proces, drahé náklady, obtížné řízení proudění vzduchu a nízká účinnost nanášení.

ČÁST/2

Metoda slinování v kaši:

Kaše obsahující zdroj uhlíku, zdroj tantalu, dispergační činidlo a pojivo se nanese na grafit a po vysušení se slinuje při vysoké teplotě. Připravený nátěr roste bez pravidelné orientace, má nízkou cenu a je vhodný pro velkosériovou výrobu. Zbývá prozkoumat, jak dosáhnout stejnoměrného a plného povlaku na velkém grafitu, eliminovat defekty podpory a zvýšit vazebnou sílu povlaku.

ČÁST/3

Metoda plazmového stříkání:

TaC prášek se taví plazmovým obloukem při vysoké teplotě, rozprašuje na vysokoteplotní kapičky vysokorychlostním paprskem a nastříká na povrch grafitového materiálu. Je snadné vytvořit vrstvu oxidu pod vakuem a spotřeba energie je velká.

 

Obrázek . Podnos na oplatky po použití v GaN epitaxním kultivačním zařízení MOCVD (Veeco P75). Ten vlevo je potažen TaC a ten vpravo je potažen SiC.

Potaženo TaCgrafitové části je třeba vyřešit

ČÁST/1

Vazebná síla:

Koeficient tepelné roztažnosti a další fyzikální vlastnosti mezi TaC a uhlíkovými materiály jsou různé, pevnost spojení povlaku je nízká, je obtížné vyhnout se trhlinám, pórům a tepelnému namáhání a povlak se snadno odlupuje ve skutečné atmosféře obsahující hnilobu a opakované kynutí a ochlazování.

ČÁST/2

Čistota:

TaC povlakmusí mít ultra vysokou čistotu, aby se zabránilo nečistotám a znečištění za podmínek vysoké teploty, a je třeba dohodnout účinné normy obsahu a normy pro charakterizaci volného uhlíku a vnitřních nečistot na povrchu a uvnitř celého povlaku.

ČÁST/3

Stabilita:

Vysoká teplotní odolnost a odolnost proti chemické atmosféře nad 2300 ℃ jsou nejdůležitějšími indikátory pro testování stability povlaku. Dírky, praskliny, chybějící rohy a hranice zrn s jednou orientací snadno způsobí pronikání a pronikání korozivních plynů do grafitu, což má za následek selhání ochrany povlaku.

ČÁST/4

Odolnost proti oxidaci:

TaC začíná oxidovat na Ta2O5, když je nad 500 °C, a rychlost oxidace se prudce zvyšuje s rostoucí teplotou a koncentrací kyslíku. Povrchová oxidace začíná od hranic zrn a malých zrn a postupně vytváří sloupcové krystaly a lomené krystaly, což má za následek velké množství mezer a otvorů a infiltrace kyslíku se zintenzivňuje, dokud není povlak odstraněn. Výsledná oxidová vrstva má špatnou tepelnou vodivost a vzhledově různé barvy.

ČÁST/5

Rovnoměrnost a drsnost:

Nerovnoměrné rozložení povrchu nátěru může vést k místní koncentraci tepelného napětí, což zvyšuje riziko praskání a odlupování. Drsnost povrchu navíc přímo ovlivňuje interakci mezi povlakem a vnějším prostředím a příliš vysoká drsnost snadno vede ke zvýšenému tření o plátek a nerovnoměrnému tepelnému poli.

ČÁST/6

Velikost zrna:

Jednotná velikost zrna napomáhá stabilitě povlaku. Pokud je velikost zrna malá, spojení není těsné a snadno se oxiduje a koroduje, což má za následek velké množství trhlin a děr na okraji zrna, což snižuje ochranný výkon povlaku. Pokud je velikost zrna příliš velká, je poměrně drsná a povlak se snadno odlupuje při tepelném namáhání.