Способ осаждения тугоплавких металлов

Союз Советских Социалистических Республикп 711167 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 010877 (21) 2512599/22-02 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Мо С 23 С 11/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ 1 ФТ в =-а, (.- ) Изобретение относится к осаждению металлов из газовой фазы, в частности тугоплавких металлов, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, электронике и других областях техники при изготовлении нагревателей, деталей машин и изделий с покрытиями различногб назначения. Известен способ получения туго- . 10 плавк их пок рытий путем пропуск а ни я газовой смеси фторида металла и водорода вдоль нагретой поверхности подложки 11.Однако получаемые покрытия имеют столбчатую структуру и недостаточно высокую прочность.Наиболее близок к предложенному способ осаждения тугоплавких металлов, например вольфрама, осуществляемый путем пропускания газовой смеси фторида металла и водорода вдоль нагретой поверхности подложки, предусматривающий изменение параметров процесса. Процесс начинают при 700- 25 10(10 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 2330 Оцнако плотные, столбчатые покрытия, получаемые по известному способу, также обладают недостаточно высокой прочностью, которая понижается в процессе последующей термообработки.Целью 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 И - содержание фторида в смефтси, мол,в;температура подложки,С;- минимальная температураобразования дендритныхосадков металла, С.Газовую смесь фторида металла и водорода пропускают вдоль нагретой поверхности подложки,Цифровые значения для выбора средних значений изменяемых параметровпроцесса опрецелены из условий перехода от дендритных осадков к плотным,Для эффективного зарождения дендритов по всей поверхности осаждениянеобходимо поддерживать ее температуру по крайней мере на 50 выше минимальной температуры образованиядендритных осадков, которая равнадля вольфрама 400; молибдена 750;ниобия 1100 ; тантала 1200Однако упрочнение осадков за счетмодификации их структуры не можетбыть достигнуто при температурах, превышающих температуру собирательной рекристаллизации металла, которая длямолибдена и ниобия превышает 1300оа для тантала более 1500, Максимальная температура осаждения вольфрама900 С, выше которой образуется порошокообразный металл в объеме газовойсмеси, При минимальной температуреили максимальном содержании фторидав газовой смеси образуются плотныеосадки со столбчатой структурой, ав области максимальной температуры 25или минимального содержания фторидав газовой смеси осаждаются дендритныеосадки, Зародыши дендритов при последующеМ снижении температуры или повышении содержания фторида в газовойсмеси не мешают формированию плотныхосадков, но столбчатость осадков нарушается, в результате чего образуютсяосадки с зернами, имеющими отношениевысоты к ширине менее 2. 35Процесс начинают в условиях образования плотных осадков, затем переводят процесс в область образованиядендритных осадков, затем снова вобласть образования плотных осадкови т.д. в течение всего процесса независимо от его продолжительности,Заканчивается он в условиях образования плотных осадков Минимальное количество изменений условий процессадолжно предусматривать получение 45плотного, дендритного и снова плот-ного осадков. Длительный период осаждения дендритных осадков при формировании слоя толщиной более 0,1 мм приводит к образованию пористых некачественных осадков, а длительный период образования плотных осадков дотолщины более 0,2-0,3 мм снижает ихпрочность,Указанный период цикличности(0,3 в 552 ч) обусловлен скоростью осажденийметалла и при ее значении0,1 мм/чсоставляет 2 ч. Использование меньших скоростей, следовательно большихпериодов, нецелесообразно ввиду низкой производительности процесса, аиспользование скоростей осаждения более 0,7 мм/ч, при которой период равен 0,3 ч, нецелесообразно из-за снижения полноты использования реагентов.65 Скорость изменения параметров процесса в пределах выбранного периода цикличности не оказывает какого-либо существенного влияния на процесс, Однако для вольфрама не рекомендуетсяизменение температуры подложки соскоростью более 100 /мин.Переход от формирования дендритных осадков .к плотным для каждой температуры происходит при определеннойконцентрации фторида металла в газовой смеси, Поэтому изменение условий осаждения осуществляется как путем изменения температуры, так и концентрации фторида в газовой смеси.Изменение температуры более чем на25 нецелесообразно, так как процесс,попадает в область рекристаллизациипокрытий или в область, где дендритные осадки не образуются. Например,для вольфрама циклические изменениятемпературы более чем на 25 приводят к растрескиванию осажденногослоя, При использовании соотношенийсо значениями ниже минимальных формирование осадков происходит преимущественно в дендритной области иприводит к получению пористых некачественных осадков, а при использовании соотношений более максимальныхформируются столбчатые осадки и эффект упрочнения исчезает.Осаждение вольфрама рекомендуетсяпроводить при 450-900 и выборе средних значений из соотношения=18-30,Использование рекомендованных условий циклического изменения параметров процесса осаждения приводит кполучению осадков беэ явно выраженной столбчатости и повышению их прочности (см. таблицу) . Испытанию нарастяжение подвергают образцы толщиной 1-1,5 мм, полученные на подложкеиз моЛибдена, после ее удаления. Образцы иэ вольфрама испытывают такжепри 1700 и 2000,5 14 Т тал 1400 100 0,5 340 100 металла в газовой0,3-2 ч н интервалеьно средних значений,соотношения держания фтори смеси с период + 5-25 относит определяемых и 3ти=8Ифт форму изобретения ида н сме е И ия тугоплавких меускания газовой см ла и водорода вдоль ости подложки при и ов процесса, о т л тем, что с целью п и осадков и сохранеоких температур, пр т при циклическом и уры подложки или со п принятые 1. Ант Р 457757,2, Ант Р 570658, ия 5 Составитель Е. КубасонаРедактор О, Колесникова Техред М,Петко Корре Решетни Под омитета открыти кая наб исно СССР Тираж 1074Государственногоелам изобретений иМосква, Ж, Рауш аказ 8602/19 ПНИ п 11303,дилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из данных ользование предложенно озволяет повысить пред олучаемых покрытий в 1 ри этом эффект упрочне для вольфрама, сохраняе о 2000 С,Способ осажде таллов путем про си фторида метал нагретой поверхн менении параметр ч а ю щ и й с я нышения дрочност ее в области выс цесс осуществляю менении температ аблицы, ио способал прочнос2-15 раза.ия, напримерся вплоть содержание фтормол.Ътемпература подложки,С;минимальная температура оразонания дендритных осадков металла, С,точники информации,о внимание при экспертизерское снидетельстно СССРкл. С 23 С 11/02, 1971 .рское ".нидетельство СССРкл. С 23 С 11/02, 1977.