制造工藝過(guò)程與方法-文庫(kù)吧
2025-04-13 00:55 本頁(yè)面
【正文】 與涂層的 組成材料、調(diào)制周期（ λ）、及層之間的界面 等有關(guān) 超硬薄膜的納米多層化還 顯著改善薄膜的韌性和抗裂紋擴(kuò)展能力 形成超硬度的條件： ? 自發(fā)形成穩(wěn)定、規(guī)則的納米結(jié)構(gòu) ? 第二相的厚度為單層 ? 沉積氣氛的氮?jiǎng)莞? ? 沉積溫度高 ? 雜質(zhì)含量足夠低 離子鍍 應(yīng)用 納米復(fù)合膜的主要應(yīng)用實(shí)例 納米多層膜鉆頭 納米復(fù)合膜鉆頭 納米多層膜鉆頭切削試驗(yàn) ? 應(yīng)用范圍： 可制備單一氧化物、復(fù)雜氧化物、碳化物、金屬微粉。特別是： 液相法，固相法難以直接合成的非氧化物 ，如：合金、氮化物、碳化物的超細(xì)粉。粒徑 100nm以下 —— 即納米粉。 ? 特點(diǎn)： 可以通過(guò)輸入惰性氣體或改變其壓力，而 控制顆粒的大小，表面光潔，粒度均勻性 。 ? 具體操作 ：真空容器中，加熱蒸發(fā)原料，使其凝聚在基板或鐘罩壁上。 PVD法制備超細(xì)粉體材料 CVD CVD是 Chemical Vapor Deposition的簡(jiǎn)稱 ，是指高溫下的氣相反應(yīng)，例如，金屬鹵化物、有機(jī)金屬、碳?xì)浠衔锏鹊臒岱纸?，氫還原或使它的混合氣體在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以析出金屬、氧化物、碳化物等無(wú)機(jī)材料的方法。 應(yīng)用： ? 最早（一八八○年）用 CVD制備碳 、 鎢絲燈。 ? 后用于 Ti 、 Zr等金屬的提純，提高金屬線板材的耐熱、耐磨性。 ? 特殊復(fù)合材料、刀具 、 大規(guī)模集成電路、鐵電材料、絕緣材料、磁性材料的薄膜制備技術(shù)。 ? 粉末、塊狀材料、纖維合成。 ? CVD原理 以金屬蒸氣，揮發(fā)金屬鹵化物，氫化物，金屬有機(jī)化合物等蒸氣為原料，進(jìn)行氣相熱解反應(yīng)，或兩種以上單質(zhì)或化合物的反應(yīng)，再凝聚生成各種形態(tài)的材料。 ? CVD的機(jī)理相對(duì)于 PVD較復(fù)雜 ，涉及反應(yīng)化學(xué)、勢(shì)力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、轉(zhuǎn)移機(jī)理、膜生長(zhǎng)、和反應(yīng)工程等內(nèi)容。 下面以 TiCl4+CH4+H2混合體析出 TiC過(guò)程為 例，進(jìn)行介紹。由以下幾個(gè)過(guò)程構(gòu)成 ： P105 ? 原料氣體向基片 表面擴(kuò)散 ? 原料氣體 吸附 到基片上 ? 吸附在基片上的化學(xué)物質(zhì)的 表面反應(yīng) ? 析出顆粒在 表面的擴(kuò)散 ? 產(chǎn)物從 氣相分離 ? 從產(chǎn)物析出區(qū)向 塊狀固體擴(kuò)散 ? 從氣相析出固相 的驅(qū)動(dòng)：擴(kuò)散層內(nèi)存在的溫差。不同化學(xué)物質(zhì)的濃度差。 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) ? 熱分解反應(yīng) ? SiH4 Si+2H2 (650℃) ? 還原反應(yīng) ? SiCl4+2H2 Si+4HCl(1200℃) ? 氧化反應(yīng) ? SiH4+O2 SiO2+2H2 (450℃) ? 形成化合物 ? SiCl4+CH4 SiC+4HCl(1400℃) 化學(xué)反應(yīng)類型 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) 1. 進(jìn)氣口 2. 燈絲列 3. 燈絲電源 4. 基體 5. 試樣臺(tái) 6. 偏壓電源 7. 冷卻水 8. 熱電偶 9. 真空泵 熱絲化學(xué)氣相沉積原理 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) ? 優(yōu)異的性能 ? 高硬度 ? 高彈性模量 ? 低摩擦系數(shù) ? 高熱導(dǎo) ? 高絕緣 ? 寬能隙和高的載流子遷移率 ? 高的光學(xué)透過(guò)率 ? 良好的化學(xué)穩(wěn)定性 金剛石薄膜 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) 納米金剛石薄膜 硬度和彈性模量與天然金剛石單晶接近，且表面極其光滑平整，光學(xué)透過(guò)率高，摩擦系數(shù)極低（大大低于普通的微米晶粒金剛石膜） 具有高的韌性和場(chǎng)發(fā)射電壓，預(yù)計(jì)在 工具涂層、光學(xué)涂層、微機(jī)電系統(tǒng)、高性能大屏幕顯示、半導(dǎo)體功率器件的金剛石封裝 等一系列高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有十分光明的市場(chǎng)前景。 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) 金剛石膜的主要應(yīng)用實(shí)例 刀具 ? CVD法的特點(diǎn)： 1)可以在遠(yuǎn)比材料熔點(diǎn)低的溫度下進(jìn)行材料合成； 2）對(duì)于由兩個(gè)以上元素構(gòu)成的材料，可以調(diào)整這些材料的組分； 3）可以得到特定的晶體結(jié)構(gòu)，還可以使其沿特定的結(jié)晶方向排列； 4）可以控制材料的形態(tài)（粉末狀、纖維狀、塊狀）； 5）不需要燒結(jié)助劑，得到高純度高密度的材料； 6）結(jié)構(gòu)控制一般能從微米級(jí)的亞微米級(jí)，在某些條件下能達(dá)到； 7）能夠制成復(fù)雜形狀的制品； 8）能夠?qū)?fù)雜形狀的底材進(jìn)行涂覆； 9）能夠容易地進(jìn)行多層涂覆； 10)能夠進(jìn)行亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)和新材料的合成。 流化床 氣相聚合是常見(jiàn)的氣相聚合。具有下面兩個(gè)特點(diǎn)： ? 傳熱性好 溫度均勻 ? 氣相聚合省去了溶劑的精制與回收 流化床氣相聚合設(shè)備 關(guān)鍵設(shè)備包括： ? 1流化床器反應(yīng)器 ? 2循環(huán)氣體壓縮機(jī) ? 3循環(huán)氣體冷卻器 ? 4調(diào)溫水換熱器 ? 5引發(fā)劑加料器 ? 6產(chǎn)品出料罐和產(chǎn)品吹送罐。 流化床 是整個(gè)聚合過(guò)程的 核心設(shè)備 流化床反應(yīng)的基本原理 : ? 氣體和固體之間的相互作用，即隨著流體速度的變化（低 高）固體顆粒由相互支撐轉(zhuǎn)變?yōu)闅饬鲬腋?，反?yīng)器內(nèi)的物料 具有流體的特征 。 ? 流化床內(nèi)的氣固混合物分為兩相：乳化相（高溫相）和氣泡相（低溫相）。 ? 反應(yīng)在此發(fā)生。 按材料制備時(shí)反應(yīng)狀態(tài)、反應(yīng)溫度不同可分為：熔融法，溶液法，界面法，液相沉積法，溶膠－凝膠法，水熱法，噴霧法等。 液相法 溶膠凝膠法 界面法 熔融法 溶液法 液相沉淀法 噴霧法 水熱法 加熱溫度
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