ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Покрытия из тугоплавких соединений из "Тугоплавкие покрытия Издание 2 " Первые исследования процесса газофазного осаждения карбидов, нитридов и боридов переходных тугоплавких металлов с целью получения тугоплавких соединений высокой чистоты выполнены в работе [132]. Было изучено влияние некоторых технологических параметров, в том числе температуры подложки (вольфрамовой нити) и концентрации реагентов, на скорость осаждения, структуру и свойства осадков. Полученные при этом принципиальные результаты были в дальнейшем подтверждены многочисленными исследованиями [11 ] и легли в основу разработки конкретных технологических процессов. В работе [132] показано, что для получения качественных осадков необходимо для каждой системы экспериментально подбирать оптимальную температуру подложки и концентрацию (парциальное давление) компонентов паро-газовой реакционной смеси. Существенное значение для скорости осаждения покрытия имеет состояние поверхности подложки. [c.362] Для осаждения тугоплавких соединений методом водородного восстановления используют реакционные паро-газовые смеси галогенидов металлов, соединений, являющихся поставщиком второго компонента и водорода, который служит одновременно газом-транспортером и восстановителем. [c.362] В работе [132] определены оптимальные условия осаждения некоторых карбидов, нитридов и боридов, представленные в табл. 105. [c.363] Точные составы боридов ие определены. [c.363] Бориды ниобия, тантала, молибдена и вольфрама практически невозможно осаждать восстановлением смесей галогенидов, так как при температурах ниже необходимых для образования боридов начинают осаждаться чистые металлы. При этом получаются покрытия, содержащие значительное количество свободного металла или порошкообразный осадок, плохо сцепленный с поверхностью подложки. [c.364] Получение силицидных покрытий газофазным осаждением из смесей хлоридов металлов, Si li и На изучено недостаточно, поскольку кремний диффундирует в большинство материалов при сравнительно низких температурах. В работе [410] показано, что для осаждения покрытий из MoSio необходимо строго контролировать условия процесса и прежде всего состав парогазовых смесей. Поэтому обычно силицидные покрытия получают восстановлением кремния водородом из его галогенидов с последующим диффузионным отжигом при температурах, обеспечивающих образование силицидов металла основы. [c.364] Осаждение нитридов металлов IV группы из газовой смеси галогенида металла, азота и водорода рассмотрено в работе 411]. Условия осаждения и некоторые свойства нитрида титана, осаждаемого из смеси Ti lj, N2 и На на нитях из тантала и вольфрама, изучены в работе [412], в которой рекомендованы следующие параметры процесса отношения N2 Но 1 1, температура испарения Ti lj 36 С, температура нити 1450 С, полное давление в реакционной камере 300—400 мм рт. ст. Процесс осаждения нитрида титана из газовой фазы изучали также в работе [413]. [c.364] Размеры осаждаемых кристаллов TiN находились в пределах от 1 до 100 мкм, причем понижение температуры процесса способствовало образованию мелкокристаллической структуры. Повышение концентрации Ti lj вызывало увеличение размеров зерен покрытия. Покрытия во всех случаях — поликристаллические, но текстурированные [417]. [c.365] Проведенные исследования позволили разработать более приемлемую технологию осаждения нитридов металлов IV и V групп Периодической системы элементов на стали и другие металлические подложки. Для этого осаждают нитриды из смесей галогенидов соответствующих металлов с аммиаком и во избежание выделения частиц нитрида титана в свободном состоянии во всем объеме реакционной зоны галогенид металла (например, Ti lj) вводят в струе водорода раздельно с аммиаком. Нитридные покрытия отличаются высокой стойкостью против эрозии, истирания и коррозии и могут применяться в качестве защитных на различных металлах и сплавах. [c.365] Значительный интерес для некоторых отраслей техники представляют покрытия из нитрида бора, который отличается высоким электросопротивлением в широком интервале температур, химической стойкостью в ряде агрессивных сред и рядом других ценных в техническом отношении свойств. [c.365] У толстых осадков пиролитического ВМ имелась анизотропная конусная структура, характерная для пирографита. Основное влияние на структуру оказывала не температура осаждения, а скорость потока В3М3Н3С13. При давлении пара 0,1 мм рт. ст. конусная структура выражена слабо или отсутствует, а при 4 мм рт. ст. образуется неупорядоченная структура из крупных конусов. [c.366] Поведение толстых крупнозернистых осадков при окисленгги на воздухе отличалось от поведения тонких пленок ВМ. При 800— 1000 С на толстых осадках образуется защитная глянцевая окисная пленка, а заметное окисление наблюдается лишь при температуре около 1200° С и выше. [c.366] Наиболее полно изучен процесс газофазного осаждения карбидных покрытий, причем использование покрытий из карбида титана для повышения износостойкости и срока службы деталей машин и инструмента доведено до промышленных масштабов [418—427]. [c.367] В работах [410, 414, 423, 424] исследована термодинамика процесса осаждения карбида титана в зависимости от состава и температуры газов. Наиболее подробно механизм и кинетика газофазного осаждения карбида титана из смесей его хлоридов, различных углеводородов и водорода изучены в работе [424]. [c.367] Таким образом, роль углерода (из газовой фазы или из подложки) сводится лишь к связыванию титана в карбид после восстановления тетрахлорида водородом. [c.367] Следовательно, из-за термодинамической неустойчивости металлического титана в паро-газовой смеси его тетрахлорида и водорода Tie получается в результате восстановления Ti li водородом и углеродом, образующимся в результате термической диссоциации метана (или других углеводородов). Аналогичный вывод сделан авторами работы [424] и для карбида ниобия. [c.368] Скорость осаждения карбида титана на графитовой подложке из паро-газовой смеси четыреххлористого титана и водорода определяется в области небольших концентраций компонентов смеси скоростью поверхностных процессов, а в области более высоких концентраций Ti и Hg — скоростью диффузии углерода в зону реакции. В последнем случае наблюдается логарифмический закон роста карбидного слоя, свидетельствующий о том, что существенное значение имеет перенос углерода по дефектам карбидного слоя. [c.368] Качественные плотные покрытия из карбида титана на графите получаются только в условиях, способствующих интенсивной адсорбции Ti l4 на поверхность (высокая концентрация Ti и сравнительно низкая температура подложки). В других условиях происходит рост игольчатых кристаллов, не образующих сплошного карбидного слоя. [c.368] Вернуться к основной статье