Вариант 5

Вариант 5

1.Химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ) (химическое парофазное осаждение, англ. Chemical vapor deposition, CVD) - это химический процесс, который разработан для получения твёрдых неорганических покрытий, как правило, повышенной чистоты. Суть данного метода состоит в том, что конечный продукт образуется на подложке-мишени (находящейся в наиболее нагретой зоне), в результате взаимодействия газообразных веществ-прекурсоров в горячей зоне или термолиза пара вещества-прекурсора. При этом вещества-прекурсоры могут представлять собой не только газы но и твердые вещества или жидкости, в этом случае их возгоняют или испаряют в специальной зоне реактора, а за тем транспортируют к подложке-мишени с помощью газа-носителя, который может быть как «инертным», так и участвовать в синтезе. Также возможна организация процесса без газа-носителя; в этом случае эксперимент выполняется под динамическим вакуумом. Если в результате реакции образуются газообразные побочные продукты, они удаляются из реактора потоком газа носителя или динамическим вакуумом.

В качестве прекурсора готовят спиртовой раствор - дикетоната титана.

Правильно собранную установку продувают газом носителем в течение нескольких минут, после чего задают скорость. В установку помещают алюминиевую лодочку  прекурсора в область реактора расположенную печи испарения. Кремниевую подложку, установленную в графитовый нагреватель, помещают в реактор по центру индукционной печи деструкции.

Включают индукционную печь и достигают в ней рабочей температуры деструкции. После чего постепенно нагревают резистивную печь до достижения рабочей температуры испарения. Контроль температуры осуществляют термопарой в резистивной печи и пирометром в печи деструкции. В резистивной печи температуру регулируют прилагаемым напряжением, в индукционной – с помощью блока управления мощностью. Процесс осаждения проводят в течение установленного времени или до полного испарения навески прекурсора. После чего выключат сначала печь испарения, затем печь деструкции. После охлаждения установки до комнатной температуры вынимают подложку-мишень и лодочку с прекурсором.

Основные параметры этого процесса: расположение подложки; шероховатость, материал, физико-химические свойства подложки; скорость потока газа-носителя; теплопередача.

2. Детонационный метод напыления является одним из видов газотермического нанесения покрытий, использующих энергию горючих газов (в основном пропан-бутана) в смеси с кислородом, а также со сжатым воздухом (азотом, аргоном). Детонационно-газовый метод, используя энергию взрыва газовых смесей, является циклическим процессом, обладает высокой удельной мощностью и значительным упрощением преобразования энергии в полезную работу.

Преимуществами детонационного метода напыления являются:

высокая адгезия покрытия (80-250 МПа) низкая пористость покрытия (0,5-1%) отсутствие деформации напыляемой детали

К недостаткам следует отнести низкую производительность и недостаточную надежность существующего оборудования.

Детонационная установка с внутренними смесеобразователями представляет собой водоохлаждаемый ствол длиной 1-1,8 м. с внутренним диаметром от 10 до 40 мм.. В ствол подается смесь кислорода и ацетилена вместе с порцией порошка. Взрываемая газовая смесь воспламеняется при помощи электрического импульса, и детонационная волна перемещается по стволу, ускоряя и нагревая порошок. Частицы порошка ускоряются до скорости 500-1000 м/с. и ударяются в деталь, образую пятно диаметром, зависящего от диаметра ствола. Затем ствол очищается азотом, и процесс повторяется. Частота повторений 4-8 циклов/сек.

Процесс детонационного напыления характеризуется значительным количеством технологических параметров. Основные из них :

глубина загрузки порошка, т. е. расстояние от места ввода порошка до среза ствола соотношение расходов газов:
горючего кислорода азота или воздуха

т. е. состав рабочей взрывчатой смеси

степень заполнения ствола - отношение суммарного расхода газа за один цикл к суммарному объёму ствола и камеры смешения расход азота продувки ствола толщина напыляемого слоя за один цикл дистанция напыления химический и гранулометрический состав и способ изготовления порошка

От глубины загрузки зависит время пребывания частиц порошка внутри ствола, полнота физико-химического взаимодействия с продуктами детонации. Состав смеси существенно влияет на энергетические характеристики частиц порошка и определяет химическое взаимодействие напыляемого материала с продуктами детонации В зависимости от состава рабочей смеси может происходить полное или неполное сгорание горючего газа. Оптимальной рабочей смесью может быть смесь, близкая к стехиометрической. Однако, максимумы скорости детонации и твёрдости покрытия из оксида алюминия (в данном случае твёрдостью определяют оптимальные условия формирования покрытия) не совпадают. В то же время при нанесении покрытия из карбидов избыток углерода в газовой смеси защищает карбид от обезуглероживания.