Синтез сверхтвердых покрытий

Технологии синтеза сверхтвердых (20-40 ГПа), стойких к высоко-температурному (800-1700°С) окислению, нанокомпозитных покрытий с карбонитридами кремния и (или) бора на металлах для защитных и антифрикционных покрытий, оборудования для нефтедобычи и переработки, режущего, штамповочного инструмента и металлоконструкций.


* Синтезпокрытий лазерно-плазменным методом протекает на молекулярном уровне;
* Покрытия имеют идеальную адгезию с покрываемой поверхностью;
* Покрытия имеют однородную бездефектную структуру;
* Покрытия идеально декорируют все неровности поверхности;
* Покрытия абсолютно химически нейтральны и имеют абсолютную стойкость к агрессивным средам (в том числе к воздействию концентрированных серной и азотной кислот).


Структура покрытий (на примере SiCN-покрытия):

lps1_1 lps2

Суть технологии заключается в создании оптического разряда, поддерживаемого непрерывным лазерным излучением в потоке газов-реагентов, истекающем в окружающую атмосферу.

Нанесение защитных пленок на поверхности различных изделий производится путем осаждение пленок нитридов, карбидов, карбонитридов на больших площадях при высоких скоростях роста. Получаемые нанокомпозитные покрытия имеют твердость, превышающую таковую для известных особо твердых монокристаллов (карбиды и нитриды кремния, титана, циркония и гафния). Кроме того, при определенных условиях возможно осаждение алмазных пленок различной структуры.

Технология реализуется путем лазерного плазмохимического осаждения с активацией исходных веществ мощным оптическим пульсирующим разрядом (МОПР) в сверхзвуковом газовом потоке с применением многофункционального 3-5 кВт СО2 лазера в импульсно-периодическом режиме генерации.

Рекордная введенная в объем газа энергия, высокая скорость охлаждения в сочетании с возможностью получения равновесной плазмы с температурой вплоть до 20-30 кК, открыли новые возможности в синтезе аморфных и нанокристаллическихнанокомпозитных материалов с новыми свойствами. Процесс ведется при давлении равном или большем атмосферного, в скоростных (включая сверхзвуковые) потоках газа, что существенно увеличивает скорость осаждения и уменьшает вероятность коагулирования зародышей образующихся в плазме.

 film

Структура нанокомпозитных покрытий карбонитрида кремния, нанесенных на кремниевые пластины (а и б) и пластину из нержавеющей стали (в) в зависимости от температуры осаждения: а) Т=350˚С; б) Т=700˚С; в) Т=700˚С. Разрешение сканирующего электронного микроскопа приведено в виде масштабной метки на каждой фотографии.