碳化钽涂层碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化钽涂层碳材料及其制备方法。根据本发明专利技术的一方面，提供一种碳化钽涂层碳材料，其包括：碳基材；以及通过化学气相沉积(CVD)方法形成在所述碳基材上的碳化钽涂层，其中，被包括在所述碳化钽涂层中的最大微裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。

【技术实现步骤摘要】
碳化钽涂层碳材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种碳化钽涂层碳材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在高温环境下，碳材料暴露在腐蚀性气体气氛时，会因为与腐蚀性气体的反应而出现变质或损伤，如果不经常进行更换，将出现无法实现碳材料所需的原始功能的问题。
[0003]例如，在火炉内配置由碳材料制成的产品，在火炉内引入氨气形成氨气氛，并将火炉内加热至约1200℃左右时，由于氢气在氨中分解，由碳材料制成的产品在短时间内被消耗，并且寿命缩短。
[0004]为了解决上述寿命问题，使用在碳材料表面涂覆碳化钽的碳化钽复合体，但由于碳化钽涂层与碳材料之间的物理性能差异，无法避免裂纹的发生，尤其，由于热膨胀系数之差会发生微裂纹。即，当腐蚀性气体渗入到所产生的微裂纹之间并损伤碳基材时，部件的寿命将会缩短。
[0005]也有具有类似于碳化钽涂层的性能的碳材料，但对于单晶SiC工艺中使用的部件，必须使用具有类似于单晶SiC的性能(热膨胀系数)的碳材料。
[0006]因此，有必要研发出一种技术，其针对具有类似于SiC的性能的基于碳材料的碳化钽涂层复合体，可以通过减小碳化钽涂层的微裂纹宽度来增加部件的寿命。
[0007]上述
技术介绍
中的内容为专利技术人在开发本专利技术的过程中掌握或习得的内容，不应被理解为必须是申请本专利技术前公开的一般公知技术。

技术实现思路

[0008]要解决的技术问题
[0009]本专利技术的目的在于解决上述问题，即提供一种碳化钽涂层碳材料及其制备方法，其中，所述碳化钽涂层碳材料减小产生在碳化钽涂层中的微裂纹宽度。
[0010]然而，本专利技术要解决的问题并非受限于上述言及的问题，未言及的其他问题能够通过以下记载由本领域普通技术人员所明确理解。
[0011]解决问题的技术方法
[0012]根据本专利技术的一方面，提供一种碳化钽涂层碳材料，其包括：碳基材；以及形成在所述碳基材上的碳化钽涂层，其中，被包括在所述碳化钽涂层中的最大微裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。
[0013]根据一实施例，所述碳基材可以包括从石墨烯、石墨及富勒烯中选择的一种以上。
[0014]根据一实施例，所述碳基材的热膨胀系数可以为4.0x10
‑6/℃至5.0x10
‑6/℃。
[0015]根据一实施例，所述碳基材的表面粗糙度(Ra)可以为0.6μm至10μm。
[0016]根据一实施例，所述碳基材的表面经过预处理，并且，所述预处理可以包括从等离子处理、超声波处理、酸(acid)处理、喷砂及抛光处理中选择的一种以上。
[0017]根据一实施例，所述碳基材包括气孔，并且，碳化钽可以通过所述碳基材的表面的
所述气孔渗透到所述碳基材的内部。
[0018]根据一实施例，所述碳化钽的渗透深度可以为30μm至150μm。
[0019]根据一实施例，所述碳基材的表面气孔的直径可以为1μm至50μm。
[0020]根据一实施例，所述碳化钽涂层的厚度可以为10μm至40μm。
[0021]根据另一方面，提供一种碳化钽涂层碳材料的制备方法，其包括以下步骤：准备碳基材；以及通过CVD方法在所述碳基材上形成碳化钽涂层，其中，被包括在所述碳化钽涂层中的最大微裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。
[0022]根据一实施例，在准备所述碳基材的步骤之后，还可以包括以下步骤：使用从等离子处理、超声波处理、酸(acid)处理、喷砂及抛光处理中选择的一种以上的方法来预处理所述碳基材的表面。
[0023]根据一实施例，在通过CVD方法在所述碳基材上形成碳化钽涂层的步骤中，所述碳化钽可以通过所述碳基材的表面气孔渗透到所述碳基材的内部，并且，所述碳化钽的渗透深度可以为30μm至150μm。
[0024]专利技术的效果
[0025]根据本专利技术的碳化钽涂层碳材料，可以通过减小碳化钽涂层中产生的微裂纹的宽度来最小化穿透微裂纹的气体，从而抑制高温腐蚀性气体导致的碳基材的损伤，还可以增加使用碳材料的制造设备部件及机器等的寿命。
[0026]根据本专利技术的碳化钽涂层碳材料的制备方法，在形成碳化钽涂层时可以通过调节工艺条件、涂层厚度、碳基材的表面粗糙度等来有效地控制碳化钽涂层中产生的微裂纹的宽度。
[0027]解决问题的技术方法
[0028]图1显示在根据现有技术的碳化钽涂层碳材料中，在单晶SiC生长工艺中使用比较例1的碳化钽涂层的微裂纹形状及所述碳化钽涂层碳材料后碳基材的损伤程度的附图。
[0029]图2显示在根据现有技术的碳化钽涂层碳材料中，测量比较例1的碳化钽涂层的微裂纹形状及微裂纹宽度的附图。
[0030]图3显示在根据本专利技术一实施例的碳化钽涂层碳材料中，在单晶SiC生长工艺中使用实施例1的碳化钽涂层的微裂纹形状及所述碳化钽涂层碳材料后碳基材的损伤程度的附图。
[0031]图4显示在根据本专利技术一实施例的碳化钽涂层碳材料中，测量实施例1的碳化钽涂层的微裂纹宽度的附图。
[0032]图5显示在根据本专利技术一实施例的碳化钽涂层碳材料中，测量渗透到碳基材内部的碳化钽的渗透深度的附图。
[0033]图6显示在对比较例1的碳化钽涂层碳材料进行氧化试验(600℃，10小时)后，使用激光显微镜(放大500倍)观察氧化位置的附图。
[0034]图7显示在对实施例1的碳化钽涂层碳材料进行氧化试验(600℃，10小时)后，使用激光显微镜(放大500倍)观察氧化位置的附图。
具体实施方式
[0035]以下，将参照附图对实施例进行详细说明。然而，能够对实施例进行多种变更，本
专利技术的权利范围并非受到实施例的限制或限定。对于实施例的全部应变、等同物或替代物均包括在权利范围内。
[0036]实施例中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定实施例。在内容中没有特别说明的情况下，单数表达包括复数含义。在本说明书中，“包括”或者“具有”等术语用于表达存在说明书中所记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，并不排除还具有一个或以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、配件或其组合，或者附加功能。
[0037]在没有其他定义的情况下，包括技术或者科学术语在内的在此使用的全部术语，都具有本领域普通技术人员所理解的通常的含义。通常使用的与词典定义相同的术语，应理解为与相关技术的通常的内容相一致的含义，在本申请中没有明确言及的情况下，不能过度理想化或解释为形式上的含义。
[0038]并且，在对各附图中的构成要素赋予附图标记时，相同的构成要素即使表示在不同的附图中，也尽可能使用相同的附图标记。在说明实施例的过程中，当判断对于相关公知技术的具体说明会不必要地混淆实施例时，省略其详细说明。
[0039]并且，在说明实施例的构成要素时，可以使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这些术语仅用于将一构成要素区别于其他构成要素，并不用于限制相应构成要素的本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钽涂层碳材料，其特征在于，包括：碳基材；以及形成在所述碳基材上的碳化钽涂层，被包括在所述碳化钽涂层中的最大微裂纹的宽度为1.5μm至2.6μm。2.根据权利要求1所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳基材包括从由石墨烯、石墨及富勒烯组成的群组中选择的一种以上。3.根据权利要求1所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳基材的热膨胀系数为4.0x10
‑6/℃至5.0x10
‑6/℃。4.根据权利要求1所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳基材的表面粗糙度(Ra)为0.6μm至10μm。5.根据权利要求1所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳基材的表面经过预处理，所述预处理包括从由等离子处理、超声波处理、酸处理、喷砂及抛光处理组成的群组中选择的一种以上。6.根据权利要求1所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳基材包括气孔，碳化钽通过所述碳基材的表面的所述气孔渗透到所述碳基材的内部。7.根据权利要求6所述的碳化钽涂层碳材料，其特征在于，所述碳化钽...

【专利技术属性】
技术研发人员：曺东完，
申请(专利权)人：韩国东海炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：