Silīcija karbīda pārklājumu veidi

Silīcija karbīda pārklājumi nodrošina necaurlaidīgu barjeru, kas aizsargā grafīta komponentus, ko izmanto MOCVD, EPI un pusvadītāju ražošanā, no oksidēšanās un ķīmiskām vielām. CGT Carbon PERMA KOTETM augstas tīrības pakāpes silīcija karbīda pārklājums aizsargā grafīta komponentus, ko izmanto MOCVD, EPI un pusvadītāju ražošanas vidē.

Pārklājuma sagatavošanas metodes ir rūpīgi jāizvēlas, pamatojoties uz veiktspējas prasībām un substrāta īpašībām. Zemāk ir sniegtas dažas populāras izvēles iespējas:

Ķīmiskā pārklāšana no tvaika (CVD)

Ķīmiskā pārklāšana no tvaika (CVD) ir viens no visdaudzpusīgākajiem un visefektīvākajiem plānkārtu pārklājumu veidošanas veidiem, kas ļauj iegūt tīras, lipīgas un izturīgas plēves, kuras pieguļ substrātiem ar sarežģītu ģeometriju vai struktūru. CVD atšķiras no fizikālās tvaiku uzklāšanas (PVD) ar to, ka ķīmiskā reakcija starp gāzi vai tvaikiem un substrātu rada vairāk konformālus plēves slāņus, kas piemēroti lietojumiem, kuros nepieciešama precīza plānslāņa īpašību kontrole, piemēram, pusvadītāju ražošanā vai kosmosa komponentos.

CVD nozīmē ķīmisko tvaiku uzklāšanu (CVD). Praksē CVD nogulsnēšana ietver cietu materiālu nogulsnēšanu no gāzveida prekursoriem vakuuma kamerā ar kontrolētu plūsmas ātrumu, izmantojot masas plūsmas regulatoru. Reaktantu gāzu un inerto gāzu maisījums ar noteiktu plūsmas ātrumu ieplūst procesa kamerā, izmantojot šķidruma plūsmas efektus, difūziju un adhēziju uz substrāta virsmām, lai nogādātu reaģentu tvaikus un molekulas to galamērķī, bet gāzveida blakusproduktus atdala, izmantojot desorbciju, pirms tos evakuē no kameras, izmantojot desorbcijas un desorbcijas procesus, un izvada, izmantojot vakuuma evakuāciju no kameras sienām.

Reaktīvo vielu tvaiki, nokļuvuši uz substrāta, tiek pakļauti dažādiem apstākļiem, kas nosaka to sastāvu un biezumu. Mainot dažādus eksperimentālos parametrus, tostarp substrāta temperatūru, reaģējošo gāzu maisījuma sastāvu un reakcijas gāzu plūsmu kopējo spiedienu, var iegūt virkni materiālu ar atšķirīgām fizikālķīmiskām, termoelektriskām un triboloģiskām īpašībām.

CVD pārklājumi, kas iegūti, izmantojot CVD tehnoloģiju, var arī radīt blīvas un vienmērīgas nogulsnes ar lielu precizitāti. Pateicoties to tīrībai, šī uzklāšanas metode ir ideāli piemērota lietojumiem, kur nepieciešama precīza plānslāņa īpašību kontrole, piemēram, pusvadītāju ražošanā vai aizsargpārklājumu uz aviācijas un kosmosa komponentiem.

Šis process atšķiras no citiem ar savu elastīgumu un vieglumu, ar kādu var ražot dažādus materiālus, pateicoties prekursoru gāzu izmantošanai to tvaiku fāzē - tas ļauj precīzi kontrolēt to koncentrāciju un sadalījumu uz substrāta. Turklāt, izmantojot šādus prekursorus, paveras iespējas ražot polimērus, kurus citādi būtu grūti vai neiespējami ražot, izmantojot tradicionālos uz šķīdumiem balstītos procesus.

Termiskā smidzināšana

Termiskā uzsmidzināšana ir efektīvs pārklājumu klāšanas paņēmiens, kas labi saistās ar dažādiem materiāliem. Tās galvenais pielietojums ir virsmas apstrāde un apdare sastāvdaļām, kuras pēc tam tiks izmantotas citiem mērķiem; termiski uzsmidzināmie pārklājumi nodrošina lielisku aizsardzību pret koroziju, ķīmisko iedarbību un vides degradāciju, kā arī novērš nodilumu, tādējādi ievērojami pagarinot to kalpošanas laiku.

Termiskās izsmidzināšanas procesi piedāvā daudz dažādu veidu, kā izveidot augstas kvalitātes silīcija karbīda pārklājumus. Katrs no tiem atšķiras atkarībā no enerģijas avota, izsmidzināšanas pistoles konstrukcijas principiem, uzklāšanas atmosfēras (atmosfēras, zema/augsta spiediena, inertas gāzes u. c.), oksidētāja sadegšanas procesa un izsmidzināšanas plūsmas daļiņu ātruma.

HVOF, LPPS un VPS procesi ir labi piemēroti ļoti reaktīvu metālu pulveru, piemēram, titāna (Ti), tantala (Ta) un tādu ugunsizturīgu metālu kā volframs (WC), apstrādei. Pulverveida izejvielas tiek kausētas ar augsttemperatūras liesmas izsmidzināšanu augstā spiedienā, pirms pārklājums tiek uzklāts tieši uz substrātiem - parasti bez oksīdu ieslēgumiem, ar gludām substrāta/pārklājuma saskarnēm, padarot rezultātus ļoti izturīgus pret koroziju.

Izvēloties optimālu termiskās smidzināšanas procesu, svarīgi apsvērumi ir ieguldījumu un ekspluatācijas izmaksu līmenis, kā arī maksimālā pārklājuma biezuma pieejamība. Turklāt ir jānosaka, vai pirms formēšanas būs nepieciešama komponentu virsmu iepriekšēja apstrāde, piemēram, ar smilšstrūklu, vai arī to pārklāšana pirms formēšanas (piemēram, uzklājot cinka vai alvas pārklājumus, kas aizsargā pret vides degradāciju).

6. tabulā sniegts ļoti vispārīgs dažādu termiskās smidzināšanas procesu salīdzinājums. Tā kā tās saturs lielā mērā ir atkarīgs no materiālu īpašībām un iekārtu specifikācijām, tās dati kalpo tikai kā salīdzinoša informācija. Tomēr ir redzamas skaidras attīstības tendences, saskaņā ar kurām izsmidzināšanas temperatūra ir pakāpeniski samazinājusies, bet daļiņu ātrums palielinājies; šī tendence neapšaubāmi ietekmēs galīgās pārklājuma īpašības, piemēram, saķeres stiprību, pārklājuma blīvumu un cietības/ nodilumizturības īpašības.

Bezelektroniskā galvanizācija

Bezelektrolītiskais pārklājums (saukts arī par autokatalītisko pārklājumu vai konversijas pārklājumu) ir neelektrolītiska metālu uzklāšanas metode, kas uzklāšanai neizmanto elektrību. Tas ir uz šķīduma bāzes balstīts process, ko izmanto niķeļa sakausējumu, piemēram, niķeļa fosfora (ENP), uzklāšanai gan uz vadošām, gan nevadošām virsmām - tā ir ekonomiska un izturīga alternatīva tradicionālajai niķeļa galvanizācijai, kas nodrošina nodilumizturību, cietības aizsardzību, aizsardzību pret koroziju vai vienmērīga biezuma pārklājumu uz sarežģītu formu virsmām.

Darbinieki savā galvanizācijas vannā rada reducējošu vidi, pievienojot kompleksveidotājus, stabilizatorus un oksidētu metālu jonu avotu kā piedevas; kad šie apstākļi ir sasniegti, Ni-P pārklājumi veidojas pašinducētās reducēšanas reakcijās; to biezumu tad var kontrolēt, mainot reaģentu koncentrāciju.

Galvanizācijai ir nepieciešams īpašs strāvas avots, kas nodrošina strāvas padevi, lai mainītu šķīduma ķīmisko sastāvu un uz komponentiem vai virsmām uzklātu metāla slāni, savukārt uzklāšanai ir nepieciešams daudz mazāk speciālu iestatījumu, lai uzklātu plānu, vienmērīgu slāni. Šādas uzklāšanas metodes nodrošina lielāku elastību detaļām, kurām jābūt izturīgākām vai izturīgām pret koroziju, vienlaikus saglabājot vizuālo pievilcību, piemēram, pulksteņiem vai juvelierizstrādājumiem.

Elektrolītiskā niķeļa pārklājums var būt arī ideāla izvēle izstrādājumiem un komponentiem, kuriem jābūt izturīgiem un izturīgiem pret koroziju, bet kuriem nav nepieciešams spīdīgs izskats. Bieži tiek izmantoti automobiļu, naftas un gāzes, kā arī aviācijas un kosmosa nozarēs, kur nepieciešamas tādas detaļas kā vārsti, virzuļi un mucas. Sublimācijas pārklājums ir arī ļoti efektīvs līdzeklis iespiedshēmu plašu aizsardzībai, jo tas spēj uzklāt vienmērīgu pārklājumu uz dažādiem substrātiem, sākot no nodilumizturīgiem un beidzot ar tādiem, kas nodrošina aizsardzību pret liesmām. Lai iegūtu augstas kvalitātes un viendabīgu apdari, vienmēr pienācīgi jākontrolē pārklājuma vannas. Jebkuras novirzes darbības parametros var izraisīt nevienmērīgu metālu jonu reducēšanas potenciālu, kas noved pie nevienmērīgas nogulsnēšanās.

Fizikālā tvaiku uzklāšana (PVD)

Fizikālā uzklāšana no tvaikiem (PVD) ir vakuuma uzklāšanas procesa veids, kurā ar fizikālām metodēm cietos pārklājuma materiālus pārvērš tvaikos un uzklāj tos uz substrātiem. PVD ir daudz pielietojumu ražošanā, piemēram, radot cietas un izturīgas plānas kārtiņas, kas uzlabo virsmas triboloģiju, nodilumizturību, aizsardzību pret koroziju un citas virsmas īpašības.

PVD pārklājumus var izmantot, lai izgatavotu dažāda veida pārklājumus, sākot no tīriem metāliem līdz nitrīdiem un oksīdiem. Pateicoties precīzai plēves struktūras, blīvuma un stehiometrijas kontrolei, PVD ļauj optimizēt konkrētu pārklājumu veiktspēju, lai tie atbilstu konkrētām vajadzībām, piemēram, nodrošinātu eļļojamību un vienlaikus samazinātu berzi.

Divi galvenie PVD veidi ir uzsmidzināšana un termiskā iztvaicēšana (TED). Izsmidzināšana ietver mērķa bombardēšanu ar augstas enerģijas elektrisko lādiņu, kas izraisa atomu "izsmidzināšanu", kuri pēc tam nogulsnējas uz substrāta. To plaši izmanto metālisku plāno kārtiņu uzklāšanai uz silīcija plāksnēm un saules paneļiem. TED izmanto augstu temperatūru, nevis elektriskos lādiņus, lai iztvaicētu pārklājuma materiālu pirms nogulsnēšanas uz substrāta.

PVD pārklājumi piedāvā daudzas priekšrocības, kas var ievērojami samazināt apkopes un nomaiņas izmaksas, jo īpaši attiecībā uz izturību un izturību. Īpaši tas attiecas uz pārklājumiem ar augstu izturību pret koroziju un nodilumizturību, tāpēc tie ir piemēroti celtniecības detaļām vai mehāniskiem instrumentiem, piemēram, dzinēju detaļām. Turklāt PVD pārklājumi var pat pagarināt gāzes turbīnu lāpstiņu kalpošanas ilgumu, palielinot to izturību pret eroziju.

PVD priekšrocība ir arī tā, ka to var izmantot karstumjutīgiem substrātiem, piemēram, plastmasai vai stiklam, un tas ļauj to plaši izmantot dažādās nozarēs, sākot no elektronikas līdz pat automobiļu rūpniecībai un medicīnai. Turklāt tās draudzīgums videi ļauj samazināt atkarību no toksiskām ķimikālijām vai šķīdinātājiem, lai sasniegtu līdzīgus rezultātus.

PVD pārklājumu var uzklāt daudziem materiāliem, piemēram, nerūsējošajam tēraudam, alumīnijam, titānam un keramikai, tādējādi padarot to par daudzpusīgu izvēli dažādiem inženiertehniskiem lietojumiem, sākot no konstrukciju vai mehānisko elementu veiktspējas uzlabošanas līdz griezējinstrumentu un gāzes turbīnu lāpstiņu kalpošanas laika pagarināšanai.