Я. А. САДОВСКИЙ
Научный руководитель – Л. Б. БЕГРАМБЕКОВ, д. ф.-м. н., профессор
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
НАНЕСЕНИЕ АНТИНАКИПНОГО СЛОЯ В ПЛАЗМЕ ИНИЦИИРОВАННОГО ГАЗОВОГО РАЗРЯДА
В работе исследуется влияние условий осаждения на свойства получаемого гидратированного углеродного покрытия (характеристики разряда, поток реакционного газа, температура подложки). Сделан вывод о том, что результаты проведённых экспериментов создают необходимую физическую базу для разработки напылительной установки, способной служить прототипом для освоения их серийного выпуска.
К настоящему времени разработан ряд методов борьбы с образованием накипи, являющейся серьёзной проблемой водонагревательных и паро-генерирующих установок. Однако эти методы не могут быть использованы в малогабаритных водоопреснительных установках из-за невозможности добавлять химикаты в опресняемую воду.
Нами разработан принципиально новый подход к предотвращению роста слоя накипи на теплообменных поверхностях водо-нагревательных систем, пригодный для использования в опреснительных установках. Метод заключается в плазменном нанесении на металлическую поверхность гидратированного углеродного покрытия. Для создания специализированных установок по нанесению покрытий необходимо провести оптимизацию условий нанесения гидратированного углеродного слоя. Именно этой задаче посвящена данная работа. В работе исследуется влияние условий осаждения на свойства получаемого покрытия (характеристики разряда, поток реакционного газа, температурыа подложки).
Изготовлен прибор для осаждения углеводородных покрытий в газовом разряде.
Проведена серия экспериментов по изучению роста углеводородных слоев в газовом разряде на пропан-бутановой смеси с добавлением аргона.
Показано, что скорость роста осаждаемого слоя, содержания в нем водорода и его структура зависят как от параметров разряда (плотность разряда, содержание аргона), так и от параметров ионного потока, облучающего растущий углеводородный слой.
При низких плотностях разряда и, соответственно, низких плотностях тока ионов на поверхность j < 1,875 мА/см2 количество водорода в слое достигает 50%, и пленки растут в виде скопления глобул.
При росте плотности тока ионов на поверхность количество активных центров, создаваемых ими на поверхности подложки, увеличивается. Увеличивается также скорость удаления с поверхности водорода и, как следствие, возрастает количество активных центров по поверхности формирующейся пленки. В результате увеличивается скорость осаждения слоя, и он оказывается однородным по поверхности.
При неизменном общем токе ионов аргона и углеродных ионов на поверхность параметры растущего слоя коррелируют с плотностью тока ионов углеводородов jCH на поверхность и с распыляющем воздействием потока ионов аргона jAr×Y(E).
Сделан вывод о том, что результаты проведённых экспериментов создают необходимую физическую базу для разработки напылительной установки, способной служить прототипом для освоения их серийного выпуска.
Вместе с тем необходимо провести специальное исследование с целью увеличения рабочей зоны разряда до размеров, необходимых для пилотной установки.
