Различия между покрытиями ta-C DLC и покрытиями из карбида тантала TaC

ta-C - это чистая углеродная пленка, тип алмазоподобного покрытия DLC. А TaC/TAC - это карбид тантала, тип металлического карбида. Это совершенно разные материалы.

01 Что такое покрытие DLC ta-C #

DLC(DIAMOND-LIKE CARBON) Алмазоподобное углеродное покрытие, синтетический материал с SP3 (алмазная структура) и SP2 (графитовая структура) или гибридизированный с такими элементами, как водород, кремний, фтор и металлы. dLC - общий термин для углеродных пленочных материалов, анизотропные свойства которых зависят от соотношения структурных связей и типа лигандно-связанных элементов. ta-C пленки представляют собой аморфную SP3-связанную DLC-структура около 70%, не содержащая водорода.

Для механических контактных самосмазывающихся приложений традиционным решением для DLC является гидрогенизированная аморфная (a-C:H) углеродная пленка, имеющая значительные различия в производительности при различных условиях эксплуатации (температура, нагрузка, окислительная атмосфера и т.д.).

ta-CЭто аморфная тетраэдрическая углеродная пленка, которая может использоваться в более жестких условиях эксплуатации, сохраняя при этом уникальные свойства DLC. Например, при подъеме:

• Повышенная износостойкость
• Повышенная стойкость к фрикционному химическому износу
• Более широкий диапазон давления/температуры

Однако более высокие напряжения приводят к образованию более тонких покрытий ta-C; для осаждения пленки такой толщины требуется полировка для уменьшения шероховатости поверхности.

02 Покрытие из карбида тантала #

Большинство поисковых систем не могут отличить ta-C от TaC. Карбид тантала (TaC) обладает высокой твердостью (9-10 по шкале Мооса при комнатной температуре), высокой температурой плавления (около 3880°C), высоким модулем Юнга (283-550 ГПа), высокой электропроводностью (32,7-117,4 мкм-см при 25°C), высокотемпературной сверхпроводимостью (10,5 К), высокой стойкостью к химической коррозии и тепловому удару, а также высокой каталитической активностью при разложении аммиака и выделении водорода. Обладает высокой каталитической активностью при разложении аммиака и выделении водорода. Основное применение - цементированный карбид, конденсаторы, электронные устройства, высокотемпературные компоненты, химическое оборудование и бронебойные боеприпасы. Он также используется в качестве защитного покрытия TaC на поверхности материалов на основе углерода, которое может эффективно повысить их устойчивость к окислению, коррозионную стойкость, износостойкость и механические свойства.

Карбидный сплав гафний-тантал относится к соединению тетратантал-гафний пентакарбонат, которое имеет самую высокую температуру плавления среди всех известных соединений.

Получение карбида тантала #

Получение карбида тантала: твердофазный, жидкофазный и газофазный методы, такие как спекание, CVD, гель (золь-гель). Методом спекания трудно подготовить композитные покрытия, покрытие плохо переносит термические удары; методом CVD можно контролировать состав покрытия, оно имеет самую высокую плотность, но эффективность осаждения низкая.

Коэффициент теплового расширения TaC (6,6 × 10^-6K^-1) Существуют определенные различия с материалами на основе углерода, такими как графит, углеродное волокно и композиты C/C, что приводит к образованию однофазных TaC-покрытий, склонных к растрескиванию и отслаиванию. Для дальнейшего улучшения характеристик TaC-покрытий исследователи разработали такие системы покрытий, как система композитных покрытий, система покрытий, упрочняющих твердый раствор, и система градиентных покрытий.

03 Стойкость к высоким температурам не равна стойкости к окислению #

Многие материалы, такие как карбид тантала, имеют чрезвычайно высокие температуры плавления, но быстро окисляются на воздухе. Хотя тантал и танталовые сплавы имеют отличные высокотемпературные механические свойства, но его сопротивление окислению при высоких температурах плохо, тантал металла будет ускоренное окисление выше 500 ℃, чтобы создать Ta2O5. Тантал и танталовые сплавы высокотемпературной антиоксидантной защиты есть два основных метода: ① высокотемпературной антиоксидантной защиты поверхности покрытия ② высокотемпературной антиоксидантной защиты легирования.

Хотя метод легирования может улучшить антиоксидантные свойства тантала и танталовых сплавов, он в большей степени влияет на другие свойства матрицы, особенно на высокотемпературные механические свойства матрицы.

Поверхностное покрытие может одновременно обладать такими преимуществами, как низкая кислородопроницаемость, хорошая химическая и физическая совместимость и стабильность, низкая летучесть, хорошее соответствие коэффициента теплового расширения и способности к склеиванию, способность к высокотемпературному самовосстановлению, а также не может повлиять на исходные хорошие механические свойства подложки из танталового сплава и т.д. Это лучшее решение проблемы высокотемпературных механических свойств и антиоксидантных свойств танталовых сплавов.

• Многие драгоценные металлы, такие как Ir, PL, Rh, HI и т.д. имеют высокую температуру плавления, из которых температура плавления металла Ir до 2410 ℃ из-за его высокой температуры коэффициент проницаемости кислорода и коэффициент диффузии кислорода низкий, поэтому он имеет отличную высокую температуру антиоксидантной производительности, но давление паров его оксидов выше, чтобы избежать металла Ir непосредственно подвергается высокой температуре атмосферной среды необходимо добавить в наружный слой металла Ir других компонентов покрытия.
• Высокотемпературные окислительно-стойкие керамические силицидные покрытия, такие как MoSi, SiN и SiC, представляют интерес благодаря своей хорошей термической стабильности (коэффициент диффузии кислорода 10-"г/(см'с) при 1200°C) и коэффициент диффузии кислорода 10-1 г/(см'с) при 2200°C).
• Композитное покрытие - это устойчивое к высоким температурам и окислению покрытие, используемое в сочетании с силицидным керамическим покрытием и устойчивым к высоким температурам стеклом или высокотемпературными оксидами (внешний слой), которое может не только работать в высокотемпературных средах, но и обладает способностью к самозалечиванию микротрещин в покрытии. Например: барьерный слой CVD-MoSi, диффузионный слой Ir-Si, коррозионно-стойкий слой SrZrO; (Al0;).

Другие детали: https://zhuanlan.zhihu.com/p/446428135