sic涂层的快速气相沉积

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1、SiC涂层的快速气相沉积第24卷第4期2004年12月西安工业学院JOURNALOFXI'ANINSTITUTEOFTECHNOLOGYV01.24NO.4Dec.2004文章编号:1000.5714(2004)04?0376—02SiC涂层的快速气相沉积张昭林,易同斌,张隆平(兵器工业第五九研究所,重庆400039)摘要:介绍了一种采用化学气相沉积技术,利用siCl4+CI-h体系快速沉积SiC涂层的方法,并讨论了工艺条件对沉积过程的影响.结果表明,采用siCl4+CI-h体系在900℃便可实现SiC的快速沉积,此方法所

2、得SiC涂层的纯度不高,但适用于制备构件的抗烧蚀涂层.关键词:SiC;化学气相沉积;涂层中图号:TG174.44文献标识码:AStudyonthehighspeedchemicalvapordepositionforSiCcoatingZHANGZhao—lin,wTong-bin,ZHANGLong-ping(No.59InstituteofChinaOrdnanceIndustry,Chongqing400039,China)Abstract:AmethodofhighspeedCVDforSiCcoatinghasb

3、eenintroducedandtheeffectsoftechnicalconditiononthedeposi—tionprocesshasalsobeendiscussedinthispaper.TheresultsshowthatthehighspeeddeposionforSiCcoatingcanbeachievedbyusingthesystemofSiC4+C}L.AlthoughthepurityofSiCcoatingobtainedbythemethodisnotveryhigh.SiCcoating

4、isverysuitableinapplicationofburningproofcoating.KeyWords:SiC;chemicalvapordeposition(CVD);coatingSiC具有优异的物理化学性能,如高熔点,高硬度,耐腐蚀,抗氧化等,特别是在1800--2000oC范围内具有良好的抗烧蚀性能.因此,SiC在航空航天,兵器装备等领域具有广阔的应用前景.但是,SiC本身不能作为结构材料使用,通常采用物理或化学气相沉积,喷涂等方法在零件表面制备SiC涂层的方法,以利用其优良的耐磨性及抗烧蚀性,但一般的

5、耐磨涂层或抗烧蚀涂层厚度要求都在50/xm以上,而普通SiC沉积工艺的沉积速度仅有0.01/xm/min左右,制备所需的SiC涂层需要几十甚至上百小时,这对工程化应用是不现实的.1试验过程1.1试验原理及条件本试验采用化学气象沉积(ChemicalCaporDeposition,CVD)的方法,利用SiC1+cHa体系在900℃高温(常压)下通过反应SiCh+cHa~sic+HC1十,从而实现SiC涂层的沉积.试验装置如图l所示.所用试样基体为高强度石墨或金属Mo;SIC14为化学纯试剂;H2,cHa为工业用气体.1.2试

6、验流程将需制备SiC涂层的试样放入反应管中,通入CHa以排净系统内的空气,打开感应炉,通过高频(或中频)转换器调节到试验所需的温度,再打开H:并传输SIC14至混合室,经与CH充分混合后进入反应管,在试样表面即可实现SiC涂层的沉积.+收稿日期:2004—09—19作者简介:张昭林(1963一),男(汉族),兵器工业第五九研究所高级工程师,主要从事表面工程技术研究第4期张昭林等:SiC涂层的快速气相沉积3772试样检测与测试2.1形貌观察和相结构分析用kykyl000B扫描电镜观察试样的剖面形貌;用Dma1400型X射线衍

7、射仪分析沉积后涂层的相结构.经过对X射线衍射图谱的分析,证明涂层的相结构为SiC,也存在少量的游离碳析出.2.2涂层厚度与硬度检测涂层厚度与硬度检测分别采用xIP-200金相显微镜,HX-200显微硬度计检测.在正常沉积30min后得到了超过50坤1的SiC涂层,测得其硬度为HV1560～HV1700.2.3抗烧蚀性能测试涂层的抗烧蚀性能采用氧一乙炔火焰模拟烧蚀测试.经测试,在同等条件下,快速CVD所得SiC涂层的线烧蚀率较C/C复合材料降低40%左右.3试验结果与分析3.1加热温度对SiC沉积速度的影响温度是影响涂层沉积

8、速度最显着的参数.试验过程中发现,在1100～1300℃范围内都得到了SiC涂层,且涂层沉积速度随加热温度的升高而增大,如图2所示.在较低温度(1200℃)时,涂层的沉积速度慢,但组织致密.在1200℃以上时,虽然沉积速度加快,但涂层出现疏松.图3为温度分别在l100℃和l200℃时.H2流量为60ml