Synteza warstw tlenku glinu w argonie metodą MOCVD

• Autorzy: Sawka A. , Kwatera A.

Warianty tytułu

EN

Deposition of aluminium oxide layers in argon by MOCVD method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było uzyskanie informacji, które pozwoliłyby na opracowanie nowej technologii syntezy monowarstw Al2O3 o regulowanej mikrostrukturze na węglikach spiekanych. Otrzymane w tych badaniach warstwy Al2O3-C będą stanowiły pośrednią warstwę, na której będzie syntezowana zewnętrzna warstwa Al2O3 bez węgla. Istotne jest, aby ta warstwa była cienka, ciągła, bardzo mało zróżnicowana w grubości i gęsta. Zadaniem pośredniej warstwy jest blokada dyfuzji kobaltu do syntezowanej czystej, zewnętrznej warstwy Al2O3 oraz blokada dyfuzji tlenu do podłoża trakcie syntezy warstwy zewnętrznej w powietrzu. Warstwy Al2O3 syntezowano z acetyloacetonianu glinu metodą CVD na szkle kwarcowym grzanym w piecu indukcyjnym w zakresie temperatury 800÷1000°C, stosując jako nośnik reagentów argon. Otrzymane warstwy Al2O3 zawierały węgiel, co powodowało ciemne zabarwienie warstw. Ciemne zabarwienie warstw świadczy, że węgiel nie jest w postaci pojedynczych atomów lecz skupisk, w których oprócz wiązań σ występują wiązania π. Warstwy otrzymywane w niskiej temperaturze poddawano sterowanej krystalizacji w temperaturze wyższej. Otrzymane warstwy w temperaturze powyżej 900°C były nanokrystaliczne (zawierały fazę α-Al2O3). Ze względu na to, że przebieg krystalizacji można regulować czasem i temperaturą procesu, można mieć większy wpływ na budowę, a przez to na własności warstw niż w procesie bezpośredniej syntezy w wysokiej temperaturze.

EN

The aim of the research was to obtain the information permissive on elaboration of new technology of synthesis of Al2O3 monolayers on cemented carbide tools. Presence of this process during the layer growth causes its cloudiness. It’s a result of formation of porous powders in gaseous phase. The object of an intermediate layer is blocking of cobalt diffusion to pure eternal layer and diffusion of oxygen to the substrate of cemented carbides during the synthesis process. Al2O3 layers were synthesised using aluminium acetyloacetonate on quartz glass by MOCVD method. In synthesis process argon was used as a carrier gas. The layers were deposited at 800÷1000°C. Obtained layers contained carbon, what caused their dark colour. It shows that carbon is present in the layers in form of clusters (presence of σ and π bondings). Layers obtained at lower temperature were treated controlled crystallization at higher temperature. Layers deposited at temperature above 900°C were nanocrystalline (contained α-Al2O3 phase). Process of the layers crystallization may be regulated by time and temperature of the process. Therefore we have an influence on microstructure and properties of deposited layers.

Słowa kluczowe

PL

metoda MOCVD; CVD; warstwy Al2O3; węgliki spiekane

EN

MOCVD method; CVD method; Al2O3 layers; cemented carbides

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 845--848
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sawka A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Kwatera A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Funk R., Schachner H., Triquet C., Kornmann M., Lux B.: Coating of cemented carbide cutting tools with alumina by chemical vapour deposition. Journal of Electrochemical Society 123 (1976) 285÷289.
• [2] Fallqvist M., Olsson M., Ruppi S.: Abrasive wear of multilayer к-Al2O3- Ti(C, N) CVD coatings on cemented carbide. Wear 263 (2007) 74.
• [3] Ruppi S.: Deposition, microstructure and properties of texture controlled CVD Al2O3 coatings. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 23 (2005) 306÷316.
• [4] Kwatera A.: Carbon-doped α-Al2O3 films synthesized on cemented carbidetools by the Metal Organic LPCVD technique. Thin Solid Films 200 (1991) 19÷32.
• [5] Lux B., Colombier C., Altena H., Stjernberg K. G.: Preparation of alumina coatings by chemical vapour deposition. Thin Solid Films 138 (1986) 49÷64.
• [6] Halversson M., Vourinen S.: Microstructure and performance of CVD κ-Al2O3 mltilayers. Materials Science and Engeneering A209 (1996) 337÷344.
• [7] Lindulf N., Halversson M., Norden H., Vourinen S.: Microstructural investigation of κ-Al2O3 → α-Al2O3 transformation in multilayer coatings of chemically vapour deposition κ-Al2O3. Thin Solid Films 253 (1994) 311÷317.
• [8] Halvarsson M., Trancik J. E., Ruppi S.: The microstructure of the CVD κ-Al2O3 multilayers separated by thin intermediate TiN or TiC layers. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 24 (2006) 32÷38.
• [9] Fredrikson E., Carlssson J. O.: Chemical vapour deposition of Al2O3 on TiO. Thin Solid Films 263 (1995) 28÷36.
• [10] Kwatera A.: Models of the processes at the substrate surface in the CVD method. Ceramic International 17 (1991) 11÷23.
• [11] Dobrzański L. A., Gołombek K.: Structure and properties of cutting tools made from cemented carbides and cermets with TiN + mono, gradient or multi (Ti, Al, Si)N + TiN nanocrystalline coatings. Journal of Materials Processing Technology 164-165 (2005) 805÷815.
• [12] Dobrzański L. A., Pakuła D., Križ A., Sekovič M., Kopač J.: Tribological properties of the PVD and CVD coatings deposited onto the nitride tool ceramics. Journal of Materials Processing Technology 175 (2006) 179÷185.
• [13] Osada A., Nakamura E., Tomma H., Hayashi T., Oshika T.: Wear mechanism of thermally transformed CVD Al2O3 layer. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 24 (2006) 387÷391.
• [14] Sawka A., Kwatera A., Juda W.: Preparation of aluminium oxide layers on cemented carbides using MOCVD method. Powder Metallurgy Progress 8 (3) (2008) 242÷247.
• [15] Juda W., Kwatera A., Sawka A.: Properties of aluminium oxide layers deposited on cemented carbides by MOCVD method. Powder Metallurgy Progress 8 (3) (2008) 248÷252.
• [16] Dobrzański L. A., Pakuła D.: Comparison of the structure and properties of the PVD and CVD coatings deposited on nitride tool ceramics. Journal of Materials Processing Technology 165 (2005) 832÷842.
• [17] Kwatera A., Sawka A.: Preparation of amorphous composites if silicon nitride and carbon layers on silica glass by chemical vapour deposition method. Journal of Non-Crystalline Solids 265 (2000) 120÷124.
• [18] Pampuch R.: Współczesne materiały ceramiczne. Wyd. AGH, Kraków (2005) 85÷90.