Deposición química de vapor por combustión

Proceso químico

La deposición química de vapor por combustión (CCVD) es un proceso químico mediante el cual se depositan recubrimientos de película delgada sobre sustratos en la atmósfera abierta.

Historia

En la década de 1980 se realizaron los primeros intentos para mejorar la adhesión de los compuestos de metal y plástico en cerámica dental utilizando dióxido de silicio (SiO ₂ ) depositado pirolíticamente con llama. ^[1] El proceso de silicoater derivado de estos estudios proporcionó un punto de partida en el desarrollo de los procesos CCVD. Este proceso se desarrolló constantemente y se encontraron nuevas aplicaciones para las capas de SiO ₂ depositadas pirolíticamente con llama . En ese momento, se acuñó el nombre "Pyrosil" para estas capas. Estudios más nuevos y en curso tratan sobre la deposición de otros materiales ( vide infra ).

Principios y procedimientos

En el proceso CCVD, se añade un compuesto precursor, normalmente un compuesto metalorgánico o una sal metálica, al gas de combustión. La llama se mueve muy cerca de la superficie que se va a recubrir. La alta energía dentro de la llama convierte los precursores en intermediarios altamente reactivos, que reaccionan fácilmente con el sustrato, formando un depósito firmemente adherido. La microestructura y el espesor de la capa depositada se pueden controlar variando los parámetros del proceso, como la velocidad del sustrato o la llama, el número de pasadas, la temperatura del sustrato y la distancia entre la llama y el sustrato. La CCVD puede producir recubrimientos con orientación desde la preferida hasta la epitaxial , y puede producir capas conformadas de menos de 10 nm de espesor. Por tanto, la técnica CCVD es un verdadero proceso de deposición de vapor para fabricar recubrimientos de película fina. ^{[2] [3]} El proceso de recubrimiento CCVD tiene la capacidad de depositar películas finas en la atmósfera abierta ^[4] utilizando productos químicos precursores económicos en solución, lo que conduce a una fabricación continua en línea de producción. No requiere tratamiento posterior a la deposición, por ejemplo, recocido . El potencial de rendimiento es alto. Los recubrimientos se pueden depositar a temperaturas sustanciales, por ejemplo, la alfa-alúmina se depositó sobre Ni-20Cr a temperaturas entre 1050 y 1125 C. ^[5] Un artículo de revisión de 1999 resume los diversos recubrimientos de óxido que se habían depositado hasta la fecha, que incluían Al ₂ O ₃ , Cr ₂ O ₃ , SiO ₂ , CeO ₂ , algunos óxidos de espinela (MgAl ₂ O ₄ , NiAl ₂ O ₄ ) y zirconia estabilizada con itria (YSZ). ^[6]

Deposición química de vapor por combustión remota (r-CCVD)

La denominada deposición química en fase de vapor por combustión remota es una nueva variante del proceso clásico CCVD. También utiliza llamas para depositar películas delgadas, pero este método se basa en otros mecanismos de reacción química y ofrece otras posibilidades para la deposición de sistemas de capas que no son posibles mediante CCVD, como por ejemplo el dióxido de titanio.

Aplicaciones

Pros y contras

• Rentable, en parte porque no se necesitan dispositivos para generar y mantener el vacío.
• Flexible en su uso gracias a diversas implementaciones
• Menos capas de materiales en comparación con algunos métodos de baja presión, limitados principalmente a óxidos. Las excepciones son algunos metales preciosos como la plata, el oro y el platino.
• Limitado a materiales de capa, para los cuales hay precursores adecuados disponibles, sin embargo, este es el caso de la mayoría de los metales.

Véase también

• Deposición química de vapor
• Deposición de capas atómicas , una tecnología de recubrimiento más precisa y conforme
• Deposición física de vapor , la deposición de materiales a partir de vapor sin reacciones químicas.
• Deposición química de vapor mejorada con plasma

Referencias

1. Janda, R; Roulet, JF; Wulf, M; Tiller, HJ (2003). "Una nueva tecnología adhesiva para cerámica sin metal". Materiales dentales . 19 (6): 567–73. doi :10.1016/s0109-5641(02)00106-9. PMID  12837406.
2. US 4620988, Garschke, Adelheid; Tiller, Hans-Jürgen y Gobel, Roland et al., "Aparato de recubrimiento por hidrólisis de llama especialmente para prótesis dentales", publicado en 1986 
3. US 5652021, Hunt, Andrew; Cochran, Joe y Carter, William Brent, "Deposición química de vapor por combustión de películas y recubrimientos", publicado en 1997 
4. US 6013318, Hunt, Andrew; Cochran, Joe y Carter, William Brent, "Método para la deposición química de vapor por combustión de películas y recubrimientos", publicado en 2000 
5. Kumar, Siva; Kelekanjeri, G.; Carter, WB; Hampikian, JM (2006). "Deposición de alfa-alúmina mediante deposición química en fase de vapor por combustión". Thin Solid Films . 515 (4): 1905–1911. Bibcode :2006TSF...515.1905K. doi :10.1016/j.tsf.2006.07.033.
6. Hampikian, JM; Carter, WB (1999). "La deposición química de vapor por combustión de materiales de alta temperatura". Ciencia e ingeniería de materiales A . 267 (1): 7–18. doi :10.1016/S0921-5093(99)00067-2.
7. Valek, BC; Hampikian, JM (1997). "Películas delgadas de sílice aplicadas a la aleación Ni-20Cr mediante deposición química de vapor por combustión". Tecnología de superficies y recubrimientos . 94–95: 13–20. doi :10.1016/S0257-8972(97)00469-6.
8. Hendrick, MR; Hampikian, JM; Carter, WB (1998). "Recubrimientos de alúmina aplicados mediante CVD por combustión y sus efectos sobre la oxidación de un formador de cromo a base de níquel". Journal of the Electrochemical Society . 145 (11): 3986–3994. doi :10.1149/1.1838903.
9. Kuhn, S., Linke, R. y Hädrich, T. (2010). "Modificación de la superficie de vidrio caliente con alúmina mediante CVD por combustión". Tecnología de superficies y recubrimientos . 205 (7): 2091–2096. doi :10.1016/j.surfcoat.2010.08.096.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )