Bagaimanakah salutan SIC meningkatkan rintangan pengoksidaan karbon dirasakan？

Karbon merasakanmempunyai sifat yang sangat baik seperti kekonduksian terma yang rendah, haba khusus kecil, dan kestabilan terma suhu tinggi yang baik. Ia sering digunakan sebagai bahan penebat haba dalam suasana vakum atau pelindung dan telah digunakan secara meluas dalam bidang semikonduktor. Walau bagaimanapun, dalam persekitaran dengan suhu yang lebih tinggi daripada 450 ℃, karbon dirasakan akan dioksidakan dengan cepat, mengakibatkan pemusnahan bahan yang cepat. Persekitaran pemprosesan semikonduktor sering lebih tinggi daripada 450 ° C, jadi sangat penting untuk meningkatkan rintangan pengoksidaan karbon.

Mengapa PilihSalutan sic?

Salutan permukaan adalah kaedah anti-pengoksidaan yang ideal untuk produk serat karbon. Lapisan anti-pengoksidaan termasuk salutan logam, salutan seramik, salutan kaca, dan lain-lain di antara salutan seramik, SIC mempunyai rintangan pengoksidaan suhu tinggi yang sangat baik dan keserasian fizikal dan kimia yang baik dengan produk serat karbon. Apabila SIC dioksidakan pada suhu tinggi, SiO2 yang dihasilkan di permukaannya dapat mengisi keretakan dan kecacatan lain dalam salutan dan menyekat penembusan O2, menjadikannya bahan salutan yang paling biasa digunakan dalam lapisan produk serat karbon.

Bagaimana untuk melaksanakan salutan SIC pada karbon dirasakan?

Salutan SIC disediakan di permukaan karbon merasakan serat karbon oleh pemendapan wap kimia. Selepas pembersihan ultrasonik, karbon yang disediakan dirasakan dikeringkan pada 100 ℃ untuk tempoh masa. Karbon yang dirasai dipanaskan hingga 1100 ℃ dalam relau tiub vakum, dengan AR sebagai gas pencairan dan H2 sebagai gas pembawa, dan siloxane trichloromethyl yang dipanaskan dibawa ke dalam ruang tindak balas dengan kaedah bubbler. Prinsip pemendapan adalah seperti berikut:

Ch₃Shick (g) → sic (s) +3Hcl (g)

Apakah yang dirasakan oleh karbon SIC Coating yang kelihatan seperti?

Kami menggunakan D8 Diffractometer X-ray Advance (XRD) untuk menganalisis komposisi fasa karbon salutan SIC. Dari spektrum XRD karbon salutan SIC yang dirasakan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, terdapat tiga puncak difraksi yang jelas pada 2θ = 35.8 °, 60.2 °, dan 72 °, yang sesuai dengan (111), (220), dan (311) pesawat kristal masing-masing. Ia dapat dilihat bahawa salutan yang terbentuk di permukaan karbon dirasakan adalah β-SIC.

Rajah 1 Spektrum XRD SIC Coating Carbon dirasakan

Kami menggunakan mikroskop elektron pengimbasan Magellan 400 (SEM) untuk memerhatikan morfologi mikroskopik karbon yang dirasakan sebelum dan selepas salutan. Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 2, serat karbon di dalam karbon asal yang dirasai tidak sekata dalam ketebalan, diedarkan secara chaotically, dengan sejumlah besar lompang, dan ketumpatan keseluruhan yang rendah (kira -kira 0.14 g/cm3). Kehadiran sejumlah besar lompang dan ketumpatan rendah adalah sebab utama mengapa karbon dirasakan dapat digunakan sebagai bahan penebat haba. Terdapat sejumlah besar alur di permukaan gentian karbon di dalam karbon asal yang dirasakan di sepanjang paksi serat, yang membantu meningkatkan kekuatan ikatan antara salutan dan matriks. 

Dari perbandingan Rajah 2 dan 3, dapat dilihat bahawa serat karbon di dalam karbon salutan yang dirasakan ditutup dengan salutan SIC. Lapisan SIC dibentuk oleh zarah -zarah kecil yang ditumpuk dengan ketat, dan lapisan seragam dan padat. Mereka terikat dengan ketat ke matriks serat karbon, tanpa mengelupas, retak dan lubang yang jelas, dan tidak ada keretakan yang jelas pada ikatan dengan matriks.

Rajah 2 Morfologi karbon dirasakan dan serat karbon tunggal sebelum salutan

Rajah 3 Morfologi karbon dirasakan dan serat karbon tunggal selepas salutan

Bagaimanakah rintangan pengoksidaan karbon salutan SIC terasa ditunjukkan?

Kami menjalankan analisis thermogravimetric (TG) pada karbon karbon biasa dan karbon salutan SIC, masing -masing. Kadar pemanasan adalah 10 ℃/min dan kadar aliran udara adalah 20 ml/min. Rajah 4 adalah lengkung TG karbon yang dirasakan, di mana Rajah 4A adalah lengkung TG karbon uncoating yang dirasai dan Rajah 4B adalah lengkung TG karbon salutan SIC yang dirasakan.Ia dapat dilihat dari Rajah 4A bahawa karbon yang tidak bersuara teroksida secara perlahan -lahan di bawah kira -kira 600 ℃, dan kadar pengoksidaan dengan ketara dipercepatkan selepas melebihi 600 ℃. Pada kira -kira 790 ℃, pecahan jisim sisa sampel adalah 0, yang bermaksud bahawa ia telah dioksidakan sepenuhnya. 

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4b, karbon salutan merasakan sampel tidak mempunyai kerugian massa apabila suhu meningkat dari suhu bilik hingga 280 ℃. Pada 280-345 ℃, sampel mula mengoksida secara beransur-ansur, dan kadar pengoksidaan agak cepat. Pada 345-520 ℃, kemajuan pengoksidaan melambatkan. Pada kira -kira 760 ℃, kehilangan massa sampel mencapai maksimum, iaitu kira -kira 4%. Pada 760-1200 ℃, apabila suhu meningkat, jisim sampel mula meningkat. Iaitu, berat badan berlaku. Ini kerana SIC pada permukaan serat karbon dioksidakan untuk membentuk SiO2 pada suhu tinggi. Reaksi ini adalah tindak balas berat badan, yang meningkatkan jisim sampel.

Membandingkan Rajah 4A dan Rajah 4b, dapat dijumpai bahawa pada 790 ℃, karbon biasa yang dirasakan telah dioksidakan sepenuhnya, sementara kadar penurunan berat badan pengoksidaan karbon salutan SIC adalah kira -kira 4%. Apabila suhu meningkat kepada 1200 ℃, jisim karbon salutan SIC merasakan walaupun meningkat sedikit disebabkan oleh penjanaan SiO2, menunjukkan bahawa salutan SIC dapat meningkatkan rintangan pengoksidaan suhu tinggi yang dirasakan oleh karbon.

Rajah 4 Tg lengkung karbon dirasakan

TheSalutan sicBerjaya yang disediakan pada karbon yang dirasakan oleh pemendapan wap kimia diedarkan secara sama rata, berterusan, padat disusun, dan tidak mempunyai lubang atau retak yang jelas. Salutan SIC terikat dengan ketat ke substrat tanpa jurang yang jelas. Ia mempunyai keupayaan anti-pengoksidaan yang sangat kuat.