УДК 621.793:669.056.9
Газофазная металлизация через карбонилы. С ы р к и н В.Г. М.: Металлургия, 1984.
248с.
Изложены теоретические основы карбонильной металлургии — новейшей отрасли, позволяющей получать различные металлы в виде слитков, толстых покрытий и тонких пленок из газовой фазы. Описаны принципы выбора исходных веществ для газофазной металлизации в вакууме, в несущем газе, в плазме газового разряда, при электронно-дуговом методе и при помощи лазера. Представлены материалы по физико-химическим свойствам и синтезу исходных карбонилов металлов. Рассмотрены промышленные способы получения и обработки железных, никелевых, кобальтовых, рениевых, хромовых, вольфрамовых, молибденовых и других покрытий, полученных методом карбонильной металлургии. Особое внимание уделено описанию отечественного и зарубежного оборудования для получения металлов из газовой фазы.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, занятых в производстве металлических пленок и покрытий из газовой фазы. Может быть полезна студентам и аспирантам металлургических вузов.-Ил. 100. Табл. 18. Библиогр. список: 166 назв. ' • » г , ", ,
ПРЕДИСЛОВИЕ
Проблема металлизации подложек из различных материалов в последние годы приобрела огромное значение в связи с созданием новейших современных материалов, приборов, машин и механизмов. При этом имеет значение также технологичность применяемого метода металлизации, что часто влияет на успех использования процесса в промышленности.
До настоящего времени в научной и технической литературе широко описывали жидкостные методы (химические либо электрохимические), металлизацию распылением расплавленных металлов и погружением в расплав и особенно конденсационные методы (катодное распыление и вакуумное испарение металлов). Методам же газофазной (парофазной) металлизации подложек уделяли незаслуженно мало внимания, что объясняется небольшим ассортиментом имевшихся у исследователей десять --пятнадцать лет назад исходных химических веществ, обладающих низкой температурой термораспада и отсутствием агрессивных свойств по отко-иению к подложке и применяемой технологической аппаратуре.
Бурное развитие в последнее время химии металлоорганических соединений, особенно химии карбонилов металлов [1—7], коренным образом изменило отношение к методам газофазной металлизации подложек. Школами московских [1, 2, 5—7], горьковских [3, 4] и ленинградских ученых синтезированы и изучены многочисленные металлорганические вещества, являющиеся дешевыми и удобными исходными веществами для перевода и* в газообразное (парообразное) состояние с последующим термораспадом на поверхности подложек на металл в виде покрытия и газообразный остаток. При этом выделяющийся газ, как правило, возвращается в цикл на синтез исходного вещества (как это имеет место, например, в случае карбонильного метода). Таким образом, при газообразном процессе металлизации не происходит сбросов жидкостей и выбросов газов в атмосферу [ 8—10].
В настоящей монографии впервые проведено сравнение существующих методов металлизации с малоизвестными в научно-технической литературе методами осаждения металлов из газовой фазы. Читателю предлагается оценить целесообразность применения того или иного исходного ме-таллорганического соединения к конкретным объектам металлизации. Особенно подробно описан карбонильный метод газофазной металлизации, получивший в последние годы широкое применение.
Монография включает также разделы, .связанные с теоретическими основами процессов газофазной металлизации из карбонилов металлов — термодинамику, кинетические данные, анализ физических и химических процессов, протекающих при металлизации подложек из карбонильной газовой фазы.
Особое внимание уделяется практическому осуществлению методов получения металлических покрытий. Показано, какие технологические факторы следует использовать для получения металлических слоев с заданными химическим составом, структурой и другими свойствами.
Осаждение металлов из карбонильной газовой фазы используют для ме-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.......................................... 3
Глава I. Современные методы металлизации.................. 5
1. Химическая металлизация из жидкой фазы................... 5
2. Гальваническая (электрохимическая) металлизация ............. Ю
3. Металлизация распылением расплавленных металлов (шоопирование). . '2
4. Металлизация погружением в расплавленный металл (горячий метод) ' -'
5. Диффузионная металлизация...........................
6. Конденсационные методы металлизации в вакууме.............. ^
7. Газофазная (парофазная) металлизация .................... 19
Глава II. Основы газофазной металлизации ................... 21
1. Исходный вещества для газофазной металлизации............... 21
2. Методы газофазной (парофазной) металлизации............... 52
Глава III. Карбон ил ы металлов и их свойства................... 66
1. Строение карбонилов металлов.......................... 66
2. Физические свойства карбонилов металлов................... 70
3. Химические свойства карбонилов металлов.................. 75
4. Карбонил-процесс и его применение в технике ................ 80
Глава IV. Синтез и применение карбонилов металлов.............. 87
1. Синтез карбонилов металлов VIII группы.................... 87
2. Синтез карбонилов марганца, технеция и рения (VII группа)........ 92
3. Синтез карбонилов хрома, молибдена и вольфрама (VI группа)...... 93
4. Синтез карбонилов металлов V группы..................... 95
5. Синтез карбонилов металлов I—IV групп.................... 96
6. Применение карбонилов металлов........................ 97
Глава V. Теоретические основы процессов
газофазной металлизации через карбонилы....................... *"
1. Термодинамическая возможность осуществления процессов получения металлов из карбонилов . ,............................ .
2. Влияние давления на процесс металлизации из газовой фазы........ ''с
3. Кинетика процессов газофазной металлизации из карбонилов металлов ' '
4. Теоретический анализ процессов, протекающих при образовании карбо- ' нильных металлических покрытий........................ 123
Глава VI. Осуществление процессов металлизации через карбонилы .... 132 •
1. Технологические факторы, регулирующие получение карбонильных металлических покрытий............................... 134
2. Регулирование заданных свойств металлических покрытий в процессе их получения....................................... 137
3. Получение металлических покрытий из карбонилов металлов VI—VIII групп...........................•...............
Глава VII. Получение функциональных карбонильных металлических
пленок и покрытий...................................... 175
1. Антикоррозионные покрытии......................... 175
2. Защитные покрытия рам электролизеров.................... 180
3. Защитные покрытия роторов электродвигателей............... 181
4. Металлизация легкоплавких пластмасс при низких температурах..... 182
5. Металлизированные волокна, ткань и бумага ................. 185
6. Тугоплавкие металлические защитные покрытия............... 188
7. Металлизированные порошки, алмазы и эльбор................ 192
8. Литьевые формы, пресс-формы и штампы, выращиваемые из газовой фазы.............-.............................. 196
9. Металлические и металлизированные изделия для медицины........ 200
10. Карбонильная "сварка" (соединение) различных материалов ....... 202
11. Металлизированные углеродные волокна для композиционных материалов............................................ 203
12. Пояски запуска ферритовых шаров гироскопов................ 208
13. Антидиффузионные барьерные слои....................... 210
14. Моно-и полиметаллические пленки для микроминиатюризации...... 211
15. Контактные и проводящие пленки для интегральных схем часов с цифровой индикацией................................ 214
16. Маскирующие пленки для элементов памяти ЭВМ.............. 219
17. Пермаллойные пленки для элементов памяти ЭВМ.............. 220
18. Тонкие пленки для оптической памяти..................... 222
19. Металлические слои для магнитной записи................... 225
Глава VIIК Металлические нитевидные кристаллы — усы ............ 228
1. Механизм роста металлических усов....................... 229
2. Карбонильный метод выращивания металлических усов .......... 231
3. Свойства металлических усов........................... 239
4. Применение металлических усов......................... 240
Библиографический список........................................... 24!j_
Цена: 300руб.