Estudo da formação de interface de boreto para a deposição de diamante cvd sobre carboneto de tungstênio

Autor: Elilton Rodrigues Edwards
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2008
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEInstituto Nacional de Pesquisas EspaciaisINPE.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Neste trabalho foi desenvolvido um metodo de preparação de uma interface para crescimento de diamante-CVD aderente em substrato de carboneto de tungstênio sinterizado com cobalto (WC-Co). Esse metodo consiste na termodifusão reativa de boro na superfície do WC-Co. Este processo de boretação usa uma mistura de pós contendo B_4C, KBF_4, C e SiC, é feita em um cadinho de aço inoxidável, a uma temperatura de 1000°C, por 5h. A camada boretada formada por este processo tem espessura em torno de 5 a 7 m, e seu componente principal e a fase ternária CoW_2B_2. Esta fase e estável nas condições de crescimento de diamante e mostra-se eficiente em bloquear a migração de cobalto para a superfície. Sem a presença de cobalto livre na superfície pode-se obter filmes de diamante CVD com elevada aderência. Apos a boretação foi feito o crescimento de diamante usando um reator de lamento quente com uma mistura de gases contendo 2% de CH_4 em H_2 a uma pressão de 50 Torr., e filamentos de tungstênio na temperatura de 2200°C com a temperatura do substrato na faixa de 850-900°C. Os substratos de WC-Co, as camadas boretadas e os lmes de diamante obtidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios-X. A qualidade dos lmes de diamante obtidos foi caracterizada por espectroscopia Raman e sua aderência foi estimada por indentação com ponta Rockwell C, com carga variável.
This work developed a preparation method of an interface for adherent CVD diamond deposition on tungsten carbide sintered with cobalt (WC-Co). This method consists on reactive boron thermodiusion on WC-Co surface. This boronizing process uses a powder mixture of B_4C, KBF_4, C e SiC, it is performed in a stainless steel crucible, at 1000°C for 5h. The boride layer formed have thickness around 5-7 m and its main component is the ternary phase CoW_2B_2. This phase is stable at the CVD diamond growth conditions and it eciently blocks cobalt migration to surface. Without free cobalt on surface it is possible to obtain CVD diamond lms with high adherence. The diamond growth was performed using a hot lament reactor with a gas mixture containing 2% of CH_4 in H_2 in a pressure of 50 Torr, a tungsten lament with temperature of 2200°C and substrate temperature of 850-900°C. TheWC-Co substrates, the boride layer and the CVD diamond lms were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diraction. The CVD diamond quality was characterized by Raman spectroscopy and its adherence were estimated by indentation with a Rockwell C tip at variable load.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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