Ulepszenie metody CVD nanoszenia czystych warstw ochronnych Al2O3 na podłoża z węglików spiekanych

• Autorzy: Juda W. , Kwatera A. , Sawka A.

Warianty tytułu

EN

Improvements in depositing pure Al2O3 protective layers on cemented substrates by CVD method

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy warstwy Al203 na węglikach spiekanych otrzymywano metodą MOCVD, z zastosowaniem jako reagentu acetyloacetonianu glinu. Zastosowano modyfikację stosowanej w poprzednich pracach metody MOCVD, polegającą na zastąpieniu czystego amoniaku czystym argonem w trakcie syntezy tzw. warstwy pośredniej, bezpośrednio przylegającej do podłoża, o małej grubości. Warstwę otrzymywano w dwuetapowym procesie, przy około 800°C. Etap wstępny obejmował syntezę warstwy pośredniej, o grubości ok. 0,06 - 0,07 um, otrzymywanej w atmosferze argonu. Warstwa ta zawierała węgiel, będący pozostałością po rozkładzie organicznego prekursora Al203. Zadaniem tej warstwy było blokowanie dyfuzji składników podłoża do syntezowanej zewnętrznej warstwy Al2O3 nie zawierającej węgla oraz blokowanie dyfuzji tlenu do podłoża w trakcie syntezy warstwy zewnętrznej nie zawierającej węgla. Pozwalało to zapewnić dobrą adhezję kompozytowej warstwy do podłoża. Warstwę zewnętrzną, o grubości ok. 4.5 um otrzymywano z prędkością nawet ok. 5 um/h, stosując powietrze jako gaz nośny. Zastosowanie metody MOCVD obniżyło temperaturę syntezy, co pozwoliło na otrzymanie gładkich warstw. Otrzymane warstwy poddano wygrzewaniu w wyższych temperaturach, w celu otrzymania w nich fazy a - Al2O3. Efektem tego procesu było zwiększenie mikrotwardości warstwy i jej adhezji do podłoża.

EN

In the presented work A1203 layers on cemented carbide tools were obtained by MOCVD method, with the use of alumina acetylacetonate as a reagent. Modified MOCVD method, used in previous investigations, was utilized. Modification included replacing pure ammonia with pure argon during the synthesis of so called intermediate layer, directly adjacent to the substrate and with low thickness. Layer was obtained in two-step process, at about 800°C. Preliminary step included synthesis of intermediate layer with thickness about 0,06 - 0,07 um, in the atmosphere of argon. That layer contained carbon, which was the effect of decomposition of organic substrate. The task of this layer was to block diffusion of substrate components to the synthesized outer alumina layer without carbon and to prevent oxidation of substrate during the layer's synthesis. Such procedure allowed a good adhesion of the layer to substrate. Outer layer (without carbon) with thickness abort 4,5 um was obtained with rate up to 5 um/h, using air as carrier gas. Utilization of MOCVD method lowered synthesis' temperature, which allowed to obtain smooth layers. Obtained layers were thermally treated in higher temperatures, to obtain in them a - Al2O3 phase. The effect of this process was the improvement of layer microhardness and adhesion to the substrate.

Słowa kluczowe

PL

warstwy Al2O3; modyfikacja metody CVD; węgliki spiekane

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 1031--1034
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Juda W.

autor

Kwatera A.

autor

Sawka A.

• Juda, W. - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Bibliografia

• [1] Osada A., Mitsubishi - prywatna informacja
• [2] Funk R., Schachner H., Triguet C. Kommann M., Lux B: Journal of Electrochemical Society vol. 123 (1979) s. 285
• [3] Kwatera A.: Modelowanie chemicznego procesu osadzania cienkich warstw z fazy gazowej w warunkach kontrolowanych dyfuzją reagentów do podłoża (praca habilitacyjna), Zeszyty Naukowe AGH Ceramika, zeszyt 62 (1991)
• [4] Johannesson T.: Electron microscopy applied to a coating process. Scandinavian Journal of Metallurgy 6, 1977, 25-26
• [5] Lux B., Colombier C., Altena H., Stjenberg K: Preparation of alumina coatings by chemical vapour deposition, Thin Solid Films, vol. 138 (1986) s. 49 - 69
• [6] Kwatera A: Narzędzia skrawające o podwyższonej żywotności z węglików spiekanych pokrywanych warstwami ceramicznymi, Problemy Eksploatacji, Zeszyty Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji w Radomiu 5 (1995) 149
• [7] Kwatera A.: Carbon - doped a - A12O3 films synthesized on cemented carbide tools by the metal organie LPCVD techniąue, Thin Solid Films, vol. 200 (1991) s. 19 - 32
• [8] Sawka A., Kwatera A., Juda W., Rakowski W.: Warstwy tlenku glinu na węglikach spiekanych otrzymywane metodą MOCVD, Inżynieria Materiałowa 5 (2002) 387
• [9] Juda W.: Nanoszenie warstw A12O3, na węgliki spiekane, praca magisterska WIMiC AGH, Kraków 2001
• [10] Kwatera A., Sawka A., Wójcik M., Tomaszewski W.: Wstępne badania nad syntezą czystych warstw a-Al2O3 metodą CVD na spiekanym tlenku glinu. Inżynieria Materiałowa 5, 1999, 304