Реактор для осаждения алмазных плёнок из термически активированной смеси газов

Назначение:

Получение искусственных алмазных покрытий методом газоструйного осаждения при активации потока смеси нейтральных газов нагретыми металлическими поверхностями.

Описание, технические характеристики, преимущества:

Термокаталитический активатор – реактор, в своей основе содержит два коаксиально расположенных вольфрамовых цилиндра, полости которых образуют каналы для протекания газов. Внешний цилиндр нагревается резистивно, внутренний — за счёт излучения от внешнего. Цилиндры помещены в отполированный изнутри медный водоохлаждаемый кожух. Дополнительно, в канал между кожухом и активационной поверхностью подается аргон как теплоизолирующий газ.

Во внутренний канал подаётся углеродсодержащий газ, разбавленный водородом, а во внешний – кольцевой – поток водорода. Продукты активации доставляются к подложке, где и происходит рост алмазоподобного покрытия. Данная система подачи обеспечивает защиту основной активирующей поверхности от карбидизации, образующейся при взаимодействии молекул метана и других углеродсодержащих компонент с нагретым вольфрамом.

Конструкция реактора позволяет проводить исследования процессов осаждения алмазных структур в широком диапазоне параметров: для давлений – от 0,1 до 750 Торр; для температур активатора – от 1000 до 3000 K; для объёмных газовых потоков – от 100 до 3200 ст.см3/мин; для концентраций углеродсодержащего газа в смеси – от 0,1 до 10%.

Области применения:

Повышение абразивной, коррозионной и усталостной прочности конструктивных элементов устройств для механической обработки: бурения (буровая колона), фрезерования и сверления (фрезерный и сверлильные станки) твердых поверхностей.

Уровень практической реализации:

Результатом проведенных исследований является разработка способа осаждения алмазных плёнок из термически активированной смеси газов и реактора для его реализации. Средняя толщина получаемых покрытий составляет несколько десятков микрон. Наличие алмазной фазы подтверждено исследованиями с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния, рентгено-структурного анализа.

В настоящий момент времени разрабатывается концепция конструирования системы осаждения алмазных покрытий на больших поверхностях.

Фотографии поверхности алмазной пленки

Патентная защита: Заявка на патент РФ № 2016134653 от 24.08.2016г.

Разработчик, контактная информация:
заместитель директора ИТ СО РАН, д.ф.-м.н. Куйбин Павел Анатольевич
т. (383) 316-51-35, факс (383) 330-84-80, e-mail: kuibin@itp.nsc.ru