способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама

Классы МПК:C30B25/02 выращивание эпитаксиальных слоев
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
C30B29/04 алмаз
C30B30/00 Производство монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой, отличающееся воздействием электрического или магнитного полей, волновой энергии или других специфических физических условий
C23C16/513 с использованием плазменных струй
Автор(ы):, , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-11-16
публикация патента:

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов. Способ включае выращивание алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема H2, на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси и подвергаться осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/ч. 2 ил.

способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях   из вольфрама, патент № 2456387 способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях   из вольфрама, патент № 2456387

Формула изобретения

Способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама, включающий выращивание алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема Н2, на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси и подвергаться осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов.

Известен способ получения бесцветного монокристаллического алмаза, полученного химическим осаждением из газовой фазы при высокой скорости роста [1], включающий регулирование температуры поверхности роста алмаза так, чтобы градиенты температуры на поверхности роста алмаза не превышали примерно 20°С, и выращивание на поверхности роста монокристаллического алмаза химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера в которой содержит от примерно 8% до примерно 20% CH4 на единицу H 2 и от примерно 5% до примерно 25% O2 на единицу CH4. Однако такой способ позволяет получить монокристаллические покрытия, не позволяет получать поликристаллические покрытия из алмаза, физико-химические свойства которых зачастую не уступают монокристаллическим, но характеризуются высокой скоростью роста, превышающей аналогичные значения для случая выращивания монокристаллических покрытий, и не требуют высококачественной предварительной обработки поверхности роста.

Задачей настоящего изобретения является формирование сплошного поликристаллического алмазного покрытия на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию, для их термической и химической пассивации, а также улучшения физико-механических свойств.

Поставленная задача решается тем, что способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама включает регулирование температуры поверхности роста алмаза так, что все градиенты температуры на поверхности роста алмаза не превышают 20°С, и выращивание на поверхности роста алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема Н 2, но в отличие от прототипа алмазное покрытие получают на поверхности изделий из вольфрама и оно является поликристаллическим.

Пример осуществления способа.

В вакуумно-плотную камеру, снабженную системой регулировки подачи газа-генератора углерода (метана, СО, С2H2 С2 H4 и др.) и водорода, помещается изделие из вольфрама, имеющее осевую симметрию (цилиндрическая, конусная, шаровая и т.п.) вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси вращения. В газовую форсунку СВЧ-плазмотрона подается смесь газов CH 4:H2=20:1, и зажигается СВЧ-разряд так, чтобы образующаяся плазма вблизи поверхности изделия имела температуру ~3000 К. После поджига плазмы и установления необходимых параметров процесса изделие из вольфрама подвергается осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/час, процесс продолжают в течение 12 часов.

В результате обработки по описанному способу изделия из вольфрама (трубка с внешним диаметром 6 мм) на его поверхности было получено сплошное покрытие из поликристаллического алмаза, характеризующееся средней толщиной 300 мкм. Структурные характеристики покрытия изучены методом микроскопии и представлены на рис.1. Фазовый состав полученной пленки проанализирован при помощи КР-спектроскопии рис.2 (максимум в области 1335 см-1 характеризует наличие алмазной фазы).

Таким образом, применение описанного способа получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама позволяет осуществить покрытие изделия сложной конфигурации, имеющее осевую симметрию, поликристаллической алмазной пленкой при средней скорости роста 120±10 мкм/час, что недостижимо известными способами получения алмазных покрытий.

Источник информации

1. Патент № 2398922.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2456387

patent-2456387.pdf

Класс C30B25/02 выращивание эпитаксиальных слоев

монокристаллический алмазный материал -  патент 2519104 (10.06.2014)
устройство для осаждения атомного слоя и способ загрузки устройства для осаждения атомного слоя -  патент 2518845 (10.06.2014)
синтетический cvd алмаз -  патент 2516574 (20.05.2014)
способ получения пластины комбинированного поликристаллического и монокристаллического алмаза -  патент 2489532 (10.08.2013)
монокристалл нитрида, способ его изготовления и используемая в нем подложка -  патент 2485221 (20.06.2013)
композиционный оптический материал и способ его получения -  патент 2485220 (20.06.2013)
бесцветный монокристаллический алмаз и способ его получения -  патент 2473720 (27.01.2013)
реактор с подложкодержателем для получения слоев из газовой фазы при пониженном давлении -  патент 2448205 (20.04.2012)
способ формирования слоя поликристаллического кремния на стержневой основе -  патент 2428525 (10.09.2011)
слой бесцветного алмаза -  патент 2415204 (27.03.2011)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Класс C30B29/04 алмаз

поликристаллический алмаз -  патент 2522028 (10.07.2014)
монокристаллический алмазный материал -  патент 2519104 (10.06.2014)
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
синтетический cvd алмаз -  патент 2516574 (20.05.2014)
способ изготовления фантазийно окрашенного оранжевого монокристаллического cvd-алмаза и полученный продукт -  патент 2497981 (10.11.2013)
способ избирательного дробления алмазов -  патент 2492138 (10.09.2013)
способ получения пластины комбинированного поликристаллического и монокристаллического алмаза -  патент 2489532 (10.08.2013)
способ получения поликристаллического материала на основе кубического нитрида бора, содержащего алмазы -  патент 2484888 (20.06.2013)
способ получения алмазов с полупроводниковыми свойствами -  патент 2484189 (10.06.2013)
способ получения синтетических алмазов и установка для осуществления способа -  патент 2484016 (10.06.2013)

Класс C30B30/00 Производство монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой, отличающееся воздействием электрического или магнитного полей, волновой энергии или других специфических физических условий

микрофлюидное устройство для кристаллизации белков в условиях невесомости -  патент 2522613 (20.07.2014)
способ получения наноалмазов при пиролизе метана в электрическом поле -  патент 2521581 (27.06.2014)
способ получения алмазоподобных покрытий комбинированным лазерным воздействием -  патент 2516632 (20.05.2014)
способ прямого получения поликристаллического кремния из природного кварца и из его особо чистых концентратов -  патент 2516512 (20.05.2014)
способ получения столбчатых монокристаллов кремния из песка и устройство для его осуществления -  патент 2488650 (27.07.2013)
способ получения микро- и наноструктурированных массивов кристаллов оксида цинка -  патент 2484188 (10.06.2013)
способ получения наноструктурированных массивов кристаллов оксида цинка -  патент 2478740 (10.04.2013)
способ динамического синтеза ультрадисперсного кристаллического ковалентного нитрида углерода c3n4 и устройство для его осуществления -  патент 2475449 (20.02.2013)
способ получения наноалмазов -  патент 2465376 (27.10.2012)
способ получения кремния -  патент 2441838 (10.02.2012)

Класс C23C16/513 с использованием плазменных струй

способ нанесения покрытия из смеси стекла и керамики на элемент металлического тигля -  патент 2510430 (27.03.2014)
устройство для вакуумного нанесения пленок с использованием электромагнитного излучения -  патент 2467093 (20.11.2012)
способ модификации металлических поверхностей и устройство -  патент 2425907 (10.08.2011)
устройство непрерывного формирования пленки -  патент 2417275 (27.04.2011)
полимерное изделие, имеющее тонкое покрытие, образованное под действием плазмы, и способ получения такого изделия -  патент 2417274 (27.04.2011)
лазерно-плазменный способ синтеза высокотвердых микро- и наноструктурированных покрытий и устройство -  патент 2416673 (20.04.2011)
свч плазменный реактор -  патент 2403318 (10.11.2010)
свч плазменный реактор -  патент 2393270 (27.06.2010)
металлическая проволока, покрытая слоем металлического материала и предназначенная для армирования эластомерных материалов, и способ ее изготовления -  патент 2338618 (20.11.2008)
способ формирования тонких пленок, устройство для формирования тонких пленок и способ мониторинга процесса формирования тонких пленок -  патент 2324765 (20.05.2008)
Наверх