化学气相沉积法(CVD)制备超细碳化钨粉
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- カテゴリ: 钨业知识
- 2017年4月21日(金曜)12:46に公開
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化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技术,其原理是利用气态的先驱反应物,通过原子、分子间化学反应,使得气态前驱体中的某些成分分解,而在基体上形成薄膜。CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类,包括低压CVD(LPCVD),常压CVD(APCVD),亚常压CVD(SACVD),超高真空CVD(UHCVD),等离子体增强CVD(PECVD),高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。
超细硬质合金是近年来发展起来的工具材料,主要以超细WC粉末为基础原料, 并添加适当的粘结剂(如Co)和晶粒长大抑制剂来生产高硬度、高耐磨性和高韧性的硬质合金材料,其性能比常规硬质合金高, 在难加工金属材料工具、电子行业的微型钻头、精密模具、医用牙钻等领域已呈现出越来越广泛的应用前景。
化学气相沉积法制备超细碳化钨粉采用氟化钨(WF6)和甲烷(CH4)为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积方法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)制备直径为20-35nm的圆球状纳米碳化钨粉末的圆球状纳米碳化钨粉末。
制备过程:
采用等离子体增强化学气相沉积装置以氟化钨(WF6)、甲烷(CH4)和氢气(H2)为原料气体,氩气(Ar)为载气,各气体的流量分别由单独的流量计控制。基底采用金属镍片基底分别用丙酮去离子水、乙醇以及去离子水超声波清洗吹干后放入反应室,在化学气相沉积前先在热气氛下通氢气以去除基底表面上的氧化物。化学气相沉积后的样品在氮气中随炉退火处理。此法的关键在于控制前驱体气体中的碳钨比以及基底温度,并且对原料和基底的纯度要求较高。
主要原理(化学式只表明原理,具体计量数未知):
借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体与电子发生初级反应电离,在局部形成等离子体
WF6+e=W6++6F-+e
CH4+e=C4-+4H+e
激发出的等离子体化学活性很强,很容易发生反应,在镍基片上沉积出所期望的薄膜
2W6++3C4-=12WC
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