Способ осаждения тугоплавких металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >711167

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.08.77 (21) 2512599/22-02 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹

С 23 С 11/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.793. . 16 (088.8) Опубликовано 25.01-8 о Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.80 (72) Авторы изобретения

Ю.М. Королев, В..Ф. Соловьев, A.Â. Рычагов, H. .. Победаш, В.И. Столяров и Л.C: Косачев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ТУ1 ОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к осаждению металлов из газовой фазы, в частности тугоплавких металлов, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, электронике и других областях z åõíèêè при изготовлении нагревателей, деталей машин и изделий с покрытиями различногб назначения.

Известен способ получения туго- 10 плавких покрытий путем пропуск ания газовой смеси фторида металла и водорода вдоль нагретой поверхности подложки (1) .

Однако получаемые покрытия имеют столбчатую структуру и недостаточно высокую прочность.

Наиболее близок к предложенному . способ осаждения тугоплавких металлов, например вольфрама, осуществляе-20 мый путем пропускания газовой смеси фторида металла и водорода вдоль нагретой поверхности подложки, предусматривающий изменение параметров процесса. Процесс начинают при 700- 25

1000 С и содержании фторида металла в газовой смеси 30-60 мол. Ъ, через 1-10 мин температуру снижают до

400-600 С, содержание фторида вольфрама до 5-25 мол.В (2) . 30

Оцнако плотные, столбчатые покрытия, получаемые по известному способу, также обладают недостаточно высокой прочностью, которая понижается в процессе последующей термообработки.

Пелью изобретения является повышение прочности осадков и сохранение ее в области высоких температур.

Для достижения поставленной цели процесс ведут при циклическом изменении температуры подложки или содержания фторида металла в газовой смеси с периодом 0,3-2 ч в интервале

+5-25% относительно средних значений, определяемых из соотношения где N — содержание фторида в смефт си, мол.8; температура подложки, С вЂ” минимальная температура обра з ов а ни я дендритных . осадк ов металла, С .

1азовую смесь фторида металла и водорода пропускают вдоль нагретой пов ерх ности подложки .

711167

Цифровые значения для выбора средних значений изменяемых параметров процесса опрецелены из условий перех ода от дендритных осадк ов к плотным.

Для эффективного зарождения дендритов по всей поверхности осаждения необходимо поддерживать ее температуру по крайней мере на 50 выше минимальной температуры образования дендритных осадков, которая равна для вольфрама 400 . молибдена 750О; ниобия 1100; тантала 1200

Однако упрочнение осадков за счет модификации их структуры не может быть достигнуто при температурах, превышающих температуру собирательной рекристаллизации металла, которая для молибдена и ниобия превышает 1300

О

I а для тантала более 1500 . Максимальная температура осаждения вольфрама

900 .С, выше которой образуется порошо кообразный металл в объеме газовой смеси. При минимальной температуре или максимальном содержании фторида в газовой смеси образуются плотные осадки со столбчатой структурой, а. в области максимальной температуры 25 или минимального содержания фторида в газовой смеси осаждаются дендритные осадки. Зародыши дендритов при последующеМ снижении температуры или повышении содержания фторида в газовой ЗО смеси не мешают формированию плотных осадков, но столбчатость осадков нарушается, в результате чего образуются осадки с зернами, имеющими отношение высоты к ширине менее 2. 35

Процесс начинают в условиях образования плотных осадков, затем переводят . процесс в область образования дендритных осадк DB затем с нова в область образования плотных осадков и т д ° в течение всего процесса независимо от его продолжительности, Заканчивается он в условиях образования плотных осадков „Минимальное количество изменений условий процесса должно предусматривать получение 45 плотного, дендритного и снова плот- ного осадков. длительнЫй период осаждения дендритных осадков при формировании слоя толщиной более 0,1 мм приводит к образованию пористых нека- 50 чественных осадков, а длительный период образования плотных осадков до толщины более 0,2-0,3 мм снижает их прочность.

Указанный период цикличности(0,3 в 55

2 ч) обусловлен скоростью осаждений металла и при ее значении . 0,1 мм/ч составляет 2 ч. Использование меньших скоростей, следовательно больших периодов, нецелесообразно ввиду низкой производительности процесса, а использование скоростей осаждения более 0,7 мм/ч, при которой период равен 0,3 ч, нецелесообразно из-за снижения полноты использования реагентов.

Скорость изменения параметров процесса в пределах выбранного периода цикличности не оказывает какого-либо существенного влияния на процесс. Однако для вольфрама не рекомендуется изменение температуры подложки со скоростью более 100 /мин. .Переход от формирования дендритных осадков .к плотным для каждой температуры происходит при определенной концентрации фторида металла в гаэовой смеси. Поэтому изменение условий осаждения осуществляется как путем изменения температуры, так и концентрации фторида в газовой смеси.

Изменение температуры более чем на

25% нецелесообразно, так как процесс. попадает в область рекристаллизации покрытий или в область, где дендритные осадки не образуются. Например, для вольфрама циклические изменения температуры более чем на 25% приводят к растрескиванию осажденного слоя, При использовании соотношений со значениями ниже минимальных формирование осадков происходит преимущественно в дендритной области и приводит к получению пористых некачественных осадков, а при использовании соотношений более максимальных формируются столбчатые осадки и эффект упрочнения исчезает.

Осаждение вольфрама рекомендуется проводить при 450-900 и выборе средних значений из соотношения (-") осаждение молибдена при 800-1300 и условии (- ") осаждение ниобия при 1150-1300 и условии

Фт =66-99; (— =) осаждение тантала при l?50-1500 и условии фТ

=18 3О

Использование рекомендованных условий циклического изменения параметров процесса осаждения приводит к получению осадков беэ явно выраженной столбчатости и повышению их прочности (см. таблицу) . Испытанию на растяжение подвергают образцы толщиной 1-1,5 мм, полученные на подложке из молибдена, после ее удаления. Образцы иэ вольфраМа испытывают также при 1700 и 2000

711167 ета

1 Вольфрам 560

2 480

0,3

3 560

1,0

4 560

5 560

0,5

2,0

6 †— 750 150

1,0

7 Молибден 850

850 50

0,5

8 1

900

18 2

63

2,0

1200 100

0,3

1200

1220 70

1,5

1220

1,5

7,5

1400

1400 100

1340 100

0,5

0 5

Как видно из данных таблицы, ис- . ЗО пользование предложенного способа позволяет повысить предел прочности получаемых покрытий в 1,2-1„5 раза.

При этом эффект упрочнения, например для вольфрама, сохраняется вплоть 35 до 2000 С.

=i8-<О8, N (рт

Формула изобретения

Способ осаждения тугоплавких металлов путем пропускания газовой смеси фторида металла и водорода вдоль нагретой поверхности подложки при изменении параметров процесса, о т л и ч а ю шийся тем, что с целью понышения прочности осадков и сохранения ее в области высоких температур, процесс осуществляют при циклическом изменении температуры подложки или соСоставитель Е. Кубасона

Редактор О, Колесникова Техред М,Петко Корректор Г. Решетник

Тираж 1074 Подписное

IIHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Заказ 8602/19

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 Ниобий

12

I Э

l3

14 Тантал

I 8

18

20 5

15 1

13

31 .9, 7

39 11 8,5

48 12

47 14 8

44 11

42 13 8,5

11

9 держания фторида металла в газовой смеси с периодом 0,3-2 ч н интервале

+5-25% относительно средних значений, определяемых из с сот ношени я фт — содержание фторида н смеси, мол.Ъ; температура подложки, С; минимальная температура обо разонания дендритных осадков металла, С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское снидетельстно СССР

Р 457757, кл. С 23 С 11/02, 1971.

2. Авторское ".нидетельство СССР

Р 570658, кл. C 23 С 11/02, 1977.