Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ tạo lớp phủ bề mặt CVD
LOGO CHUYÊN ĐỀ KHOA HỌC BỀ MẶT Đề tài : Công nghệ tạo lớp phủ bề mặt CVD LOGO NỘI DUNG Nguyên lý tạo lớp phủ CVD Cấu tạo hệ thống phủ CVD Cách xử lý thực hiện tạo lớp phủ CVD Ứng dụng của lớp phủ CVD LOGO CVD là công nghệ tạo lớp phủ từ pha khí,được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ để tạo lớp phủ kim loạị và ceramic lên chi tiết. Lớp phủ chống mài mòn:TiC,TiN, Al2O3… Lớp phủ chống ăn mòn : Cr,Al,Si,SiC… Lớp phủ cho ngành điện tử : AsGa, SiO2 I. Giới thiệu về công nghệ tạo lớp phủ CVD LOGO Ưu điểm & Nhược điểm Ưu điểm - Phủ đồng thời được nhiều chi tiết - Chất lượng lớp phủ tương đối cao - Phủ được các chi tiết phức tạp - Đầu tư cho thiết bị tương đối nhỏ,dễ áp dụng Nhược điểm - Khó phủ nhiều nguyên tố( chỉ từ một đến 2 nguyên tố) - Nhiệt độ phủ cao Xu hướng phát triển - Các công nghệ CVD có kích thích: PACVD, LACVD - phủ hữu cơ,phủ dùng hợp chất hữu cơ của kim loại MOCVD - Phủ tại chỗ Đầu tư nghiên cứu cơ sở nhiệt động học,động học,thủy khí động học,…để điều khiển quá trình CVD LOGO Nguyên tố cần phủ dạng khí. Hoàn nguyên nhờ tác động vật lý,hóa học ở gần bề mặt. Lớp phủ được hình thành Nguyên lý tạo lớp phủ CVD Sơ đồ nguyên lý CVD LOGO Công nghệ CVD có thể sử dụng kích thích laser,plasma,tác động nhiệt,hóa học ở T cao nhằm phá vỡ các liên kết trong phân tử khí hoạt tính + tăng tốc độ phản ứng. Quá trình hình thành lớp phủ là kết quả của các phản ứng dị thể.Phụ thuộc Nhiệt độ,áp suất,lưu lượng,thành phần pha khí. Có 2 nhóm phản ứng: - Phản ứng tạo nguyên tử hoạt tính - Phản ứng tạo lớp phủ Các phản ứng tạo trong quá trình LOGO Oxy hóa khử Phân hủy Trao đổi Các phản ứng tạo nguyên tử hoạt tính LOGO 1. Phản ứng oxy hóa khử Một chất khí hình thành ở nhiệt độ cao khi chuyển sang nhiệt độ thấp tạo thành sản phẩm rắn (nguyên tố cần phủ). ( Kh1 ) <R> + ( Kh2 ) Sử dụng các phản ứng hoàn nguyên hoặc oxy hóa các muối halogen để tạo ra các nguyên tử hoạt tính. VD: (WF6 )+3 (H2) = <W> + 6(HF) (CrF2 ) + (H2) = <Cr> + 2(HF) LOGO 2. Phân hủy Phân hủy các muối halogen không ổn định,phân ly các oxýt,các hợp chất cacbuanyl,hydrua kim loại,các phức kim loại… VD : Ni(CO)4 = <Ni> + 4 (CO) CH4 = <C> + 2(H2) LOGO 3. Trao đổi Trong quá trình phủ xuất hiện 2 dòng vật chất ngược chiều nhau: dòng nguyên tố phủ đi tới bề mặt chi tiết, và dòng nguyên tố trong vật liệu chi tiết đi ra ngoài. Nguyên tố trong vật liệu chi tiết tác dụng với các khí hoạt tính tạo thành hợp chất thể khí và đi ra ngoài môi trường,ở đây có sự trao đổi giữa ngyên tố phủ và nguyên tố trong vật liệu chi tiết. VD : (CrCl3) + <Fe> = (FeCl3) + <Cr> (BCl3) + <Fe > = (FeCl3) + <B> Giữa B,Cr với Fe có sự “ đổi chỗ ” cho nhau. [...]... nhiệt độ cao,áp suất nhỏ,khuếch tán càng thuận lợi do đó vùng khuếch tán càng thu hẹp LOGO C Cách xử lý thực hiện tạo lớp phủ Thực hiện tạo lớp phủ CVD phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện xử lý : môi trường,áp suất ,tác nhân kích thích,bản chất của khí hoạt tính Mỗi loại ứng với một công nghệ riêng Dựa vào các điều kiện đó ta có thể phân loại : LOGO LOGO ... chỉnh theo điều kiện thực tiễn và kết quả của quá trình CVD LOGO Động học quá trình CVD LOGO Mô tả động học quá trình Ở vùng nhiệt độ thấp,tốc độ vận chuyển chất đến bề mặt lớn hơn,trong khi phản ứng trên bề mặt chậm nên nó quyết định tốc độ của quá trình Khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng trên mặt tăng và lớn hơn tốc độ khuếch tán do vậy tốc độ phủ nhỏ Ở miền chuyển tiếp giữa 2 vùng khi nhiệt độ cao,áp... quá trình Lấy trường hợp thấm nitơ lên thép,phản ứng tạo thành lớp thấm: [NH3]+ x => + 1,5 H2 Xét về mặt nhiệt động học:Ở cân bằng △ G = △ Go + RTln =0 Và ln = , với △ Go = - - x Đặt (aN)= là hoạt độ nitơ trong môi trường thấm Để quá trình thấm xảy ra thì: ln(aN) > LOGO Ngoài điều kiện nhiệt động học ,ta còn phải căn cứ vào bản chất lớp phủ để chọn lưu lượng và áp suất riêng phần thích hợp... vào bản chất lớp phủ để chọn lưu lượng và áp suất riêng phần thích hợp Coi số lượng nguyên tử hoạt kết hợp với nhau tỷ lệ với số nguyên tử tạo thành Ta có phương trình: K1.N1.T1.Q1 = K 2 N 2 T2 Q2 K i : Tỷ lệ nguyên tử hoạt i tham gia tạo lớp phủ N i : Số ngtử i tạo thành khi phân hủy 1mol mỗi chất Ti : Tỷ lệ phân hủy của mỗi chất Qi : Lưu lượng mỗi chất (đktc) Từ lưu lượng tổng ta phải xác định áp . HỌC BỀ MẶT Đề tài : Công nghệ tạo lớp phủ bề mặt CVD LOGO NỘI DUNG Nguyên lý tạo lớp phủ CVD Cấu tạo hệ thống phủ CVD Cách xử lý thực hiện tạo lớp phủ CVD Ứng dụng của lớp phủ CVD LOGO CVD là công. trình CVD LOGO Nguyên tố cần phủ dạng khí. Hoàn nguyên nhờ tác động vật lý,hóa học ở gần bề mặt. Lớp phủ được hình thành Nguyên lý tạo lớp phủ CVD Sơ đồ nguyên lý CVD LOGO Công nghệ CVD. CVD LOGO CVD là công nghệ tạo lớp phủ từ pha khí,được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ để tạo lớp phủ kim loạị và ceramic lên chi tiết. Lớp phủ chống mài mòn:TiC,TiN, Al2O3… Lớp phủ chống ăn