制造工藝過程與方法-wenkub
2023-05-13 00:55:35 本頁面
【正文】 . 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） 具有高的韌性和場發(fā)射電壓，預(yù)計在 工具涂層、光學(xué)涂層、微機電系統(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)域會有十分光明的市場前景。 ? CVD的機理相對于 PVD較復(fù)雜 ，涉及反應(yīng)化學(xué)、勢力學(xué)、動力學(xué)、轉(zhuǎn)移機理、膜生長、和反應(yīng)工程等內(nèi)容。 ? 后用于 Ti 、 Zr等金屬的提純，提高金屬線板材的耐熱、耐磨性。 ? 特點： 可以通過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 。 為了滿足這些要求，刀具材料獲得了迅速發(fā)展：（ 1）超硬顆粒硬質(zhì)合金材料提高了其硬度和耐磨性；（ 2）陶瓷和金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展明顯改善了其強度和韌性；（ 3）新型涂層材料及制備工藝使涂層的韌性和耐磨性得到顯著提高，其中 納米結(jié)構(gòu)超硬薄膜引人關(guān)注 。 是將蒸發(fā)了的金屬原子 在等離子體中離子化 后，在基體材料上析出薄膜。 ? 特點 ：膜成分基本上與靶材相同，易獲得復(fù)雜組成的合金。 合金、化合物的蒸鍍方法 當薄膜是單質(zhì)時 當薄膜是合金 或化合物時 蒸發(fā)材料，經(jīng)蒸鍍后，未必與薄膜成分相同。 缺點：蒸發(fā)源材料與蒸鍍材料易形成化合物或合金。當多種元素蒸鍍時， 可得一定配比的 合金薄膜 。 氣相法 液相法 固相法 J J Manufacturing Process and Technique J 不發(fā)生 化學(xué)反應(yīng) 物理氣相沉積法 PVD 化學(xué)氣相沉積法 CVD 氣相聚合 氣相法 Deposition 發(fā)生氣相 化學(xué)反應(yīng) Physical Vapor Deposition PVD是利用電孤、高頻電場、等離子體等高溫?zé)嵩磳⒃霞訜嶂粮邷?，使之氣化或形成等離子體，驟冷，使之凝聚成各種形態(tài)的材料（如：晶須、薄膜、晶粒等）。 ? 采用真空的原因 ：蒸發(fā)出來的分子在向基片運動的過程中，會不斷與真空中殘留氣體分子碰撞，失去定向運動的動能，而不能沉積于基片。 b. 電子轟擊法：將電子集中轟擊蒸發(fā)材料的一部分而進行加熱。 因此，制作預(yù)定組成的合金薄膜時，常利用 閃蒸蒸鍍法 ：使合金粉末的一個一個顆粒在一瞬間完全蒸發(fā)。薄膜與基體之間的結(jié)合力大。 （ 3）離子鍍法 Ion Plating 等離子體中的離子、電子；以及蒸發(fā)金屬在電場作用下以離子和原子狀態(tài)進入真空室。 納米級硬質(zhì)復(fù)合多層膜 納米多層（約 200層） 復(fù)合膜的超硬效應(yīng) 單層膜： TiN 21GPa， NbN 14GPa 納米多層膜： TiN/NbN 51GPa 離子鍍 應(yīng)用 納米多層膜的 超硬度和超模量效應(yīng) 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 ? 沉積氣氛的氮勢高 ? 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 ? 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。 ? 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。 ? 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)。 下面以 TiCl4+CH4+H2混合體析出 TiC過程為 例，進行介紹。 化學(xué)氣相沉積 Chemical Vapor Deposition (CVD) 金剛石膜的主要應(yīng)用實例 刀具 ? CVD法的特點： 1)可以在遠比材料熔點低的溫度下進行材料合成； 2）對于由兩個以上元素構(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的亞微米級，在某些條件下能達到； 7）能夠制成復(fù)雜形狀的制品； 8）能夠?qū)?fù)雜形狀的底材進行涂覆； 9）能夠容易地進行多層涂覆； 10)能夠進行亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)和新材料的合成。 ? 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）。 ? 目的：是獲得均勻，純凈，透明，無氣泡并適合成型的玻璃液。 生產(chǎn)玻璃的主要原料： ? SiO2（砂巖） ? CaO（石灰石 方解石 白云石等） ? Na2O（純堿 芒硝）。形成不夠均勻的透明玻璃液 —— 仍含有大量氣泡，條紋?；瘜W(xué)組成趨向一致，條紋和熱不均勻性消除。 運行過程 (示意圖 ） ? 固體由上部下沉 ? 氣體自下部向上運動 ? 下部導(dǎo)入熱風(fēng)，產(chǎn)生熱量，供給 CO ? 熔化并分離礦料，反應(yīng)溫度達到所需 ? 底部鐵的熔點由 1530 ℃ 降到 1150 ℃ ? 底部 ，排放鐵水 ? 生鐵上部，由渣
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