RU2709387C2 - Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate - Google Patents

Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate Download PDF

Info

Publication number
RU2709387C2
RU2709387C2 RU2018102395A RU2018102395A RU2709387C2 RU 2709387 C2 RU2709387 C2 RU 2709387C2 RU 2018102395 A RU2018102395 A RU 2018102395A RU 2018102395 A RU2018102395 A RU 2018102395A RU 2709387 C2 RU2709387 C2 RU 2709387C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
condensate
capacitor
condenser
metal
pores
Prior art date
Application number
RU2018102395A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018102395A3 (en
RU2018102395A (en
Inventor
Вячеслав Максимович Бушуев
Максим Вячеславович Бушуев
Сергей Геннадьевич Лунегов
Игорь Лазаревич Синани
Original Assignee
Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" filed Critical Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов"
Priority to RU2018102395A priority Critical patent/RU2709387C2/en
Publication of RU2018102395A publication Critical patent/RU2018102395A/en
Publication of RU2018102395A3 publication Critical patent/RU2018102395A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2709387C2 publication Critical patent/RU2709387C2/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F3/26—Impregnating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/14—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • G01N25/66—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point
    • G01N25/68—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point by varying the temperature of a condensing surface

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metal-deposition processes by vapour-liquid-phase method and is intended for selection of the most optimal process parameters during development of new metalation processes and their improvement. Method of determining the rate of filling porous material of a condenser with a metal vapor condensate in the process of metalation by vapour-liquid-phase method involves providing a temperature difference between the temperature of the capacitor from the porous material and a metal vapour source with a temperature higher than the temperature of said condenser, at one of the steps of the metalation process involving heating, isothermal exposure and cooling. Under the condenser there installed is collector of liquid condensate of metal vapours and conditions are created to exclude evaporation from it of metal vapours condensate. After the metalation process is carried out, the weight gain of the condenser is determined based on the thickness of the coating and the mass of liquid condensate of metal vapour in the collector. After that, based on the volume of the pores of the capacitor material, the time of filling the pores of the material with the capacitor and changing the weight of the capacitor, calculating the rate of filling the pores of the condenser material with the condensate of metal vapour using the formula:
Figure 00000004
where v is rate of filling pores of porous material of condenser, g/(cm3×h); vs and vl is rate of formation of solid, in form of coating, and liquid condensate of metal vapour on surface of open-pore material of capacitor, respectively, in g/(cm2×h); τtotal - duration of one of the metalation stages, on which temperature difference is created between the metal vapour and condenser source temperature, h; mc - capacitor gain, g; ms is mass of solid condensate of metal vapours in form of coating on surface of capacitor material without open pores, g; ml is mass of liquid condensate of metal vapours in condensate collector, g; V is pore volume of condenser material, cm3; S is condenser surface area from porous material, cm2. Rates of formation of coating on condenser and liquid condensate of metal vapours, vs and vl respectively, are determined at the same process parameters of the process taking into account the thickness of the coating of metalation, as the process parameters of the metal coating of the capacitor from the porous material. In particular cases of the invention realization the rate of pore filling of pores with the condensate of silicon vapours is determined.
EFFECT: enabling expansion of technological capabilities of the method.
1 cl

Description

Изобретение относится к процессам металлирования паро-жидкофазным методом и предназначено для выбора наиболее оптимальных технологических параметров при разработке новых процессов металлирования и их совершенствовании.The invention relates to metallization processes by the vapor-liquid-phase method and is intended to select the most optimal technological parameters in the development of new metallization processes and their improvement.

Известен способ определения количества сконденсировавшихся в порах материала паров металла, в частности, кремния, в зависимости от технологических параметров, заключающийся в вычислении содержания кремния в углерод-карбидокремниевом материале (УККМ) после проведения одной из стадий процесса силицирования пористого углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ), а именно: на стадии нагрева, изотермической выдержки или охлаждения. Способ усматривается в [В. М. Бушуев и др. Исследование основных свойств материала на каждой стадии процесса силицирования парофазным методом и определение количества кремния // Перспективные материалы. 2010. №9а. С. 96-99]. В соответствии с ним для того, чтобы определить количество кремния, заполнившего поры материала на одной из стадий процесса силицирования, на других его стадиях производят «запирание» паров кремния в тиглях.A known method for determining the amount of metal vapor condensed in the pores of the material, in particular silicon, depending on the technological parameters, which consists in calculating the silicon content in the carbon-silicon carbide material (UKKM) after one of the stages of the process of siliconizing a porous carbon-carbon composite material (CCM) ), namely: at the stage of heating, isothermal exposure or cooling. The method is seen in [V. M. Bushuev and others. The study of the basic properties of the material at each stage of the silicification process by the vapor-phase method and determination of the amount of silicon // Prospective materials. 2010. No. 9a. S. 96-99]. In accordance with it, in order to determine the amount of silicon that fills the pores of the material at one of the stages of the siliconization process, at its other stages, silicon vapors are “locked” in the crucibles.

Способ не предусматривает определение скорости заполнения пор пористого материала конденсатом паров металла, т.к. не известно, в течение какого времени это происходит. К тому же возникает сомнение: а надежно ли оказываются «запертыми» пары кремния в тиглях.The method does not provide for determining the rate of filling of the pores of the porous material with a metal vapor condensate, because It is not known for how long this occurs. In addition, the doubt arises: are silicon couples in crucibles “locked” securely?

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения скорости образования конденсата паров металла, в частности, кремния, в зависимости от технологических параметров процесса металлирования паро-жидкофазным методом, включающий создание разницы температур между температурой конденсатора и источника паров металла с более высокой температурой у последнего на одной из стадий процесса металлирования, включающего нагрев, изотермическую выдержку и охлаждение, определение привеса конденсатора и вычисление скорости его образования. Способ усматривается из [Б.М. Васютинский, Г.Н. Картмазов. Конденсация хрома на горячей поверхности / Температуроустойчивые защитные покрытия. Л.: Наука, 1968. С. 119-124]. В соответствии с ним определению подлежит скорость образования твердого конденсата паров металла на горячей поверхности плотного материала.The closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a method for determining the rate of condensation of metal vapor, in particular silicon, depending on the technological parameters of the metallization process using the vapor-liquid phase method, including creating a temperature difference between the temperature of the condenser and the source of the metal vapor with a higher the temperature of the latter at one of the stages of the metallization process, including heating, isothermal holding and cooling, determining the weight gain nsatora and calculating its rate of formation. The method is seen from [B.M. Vasyutinsky, G.N. Kartmazov. Hot Surface Chrome Condensation / Temperature Resistant Protective Coatings. L .: Nauka, 1968. S. 119-124]. In accordance with it, the rate of formation of solid condensate of metal vapor on the hot surface of a dense material is subject to determination.

Способ позволяет определить скорость конденсации паров металла, т.к. известно время, в течение которого он образуется; причем однозначно образуется благодаря созданию разницы между температурой конденсатора (металлируемой заготовки) и источника паров металла с большей температурой у последнего. Поэтому способ несет существенно больше информации, чем способ-аналог.The method allows to determine the rate of condensation of metal vapor, because the time during which it is formed is known; moreover, it is uniquely formed due to the difference between the temperature of the condenser (metal workpiece) and the source of metal vapor with a higher temperature at the latter. Therefore, the method carries significantly more information than the analogue method.

Недостатком способа является то, что он предусматривает лишь возможность определения скорости образования твердого конденсата паров металла на горячей поверхности беспористого материала и не предусматривает возможность определения скорости заполнения конденсатом паров металла пористых материалов при проведении процесса металлирования паро-жидкофазным методом. Это приводит к сужению его технологических возможностей.The disadvantage of this method is that it provides only the ability to determine the rate of formation of solid condensate of metal vapor on the hot surface of a non-porous material and does not provide the ability to determine the rate of condensate filling of metal vapor of porous materials during the metallization process by the vapor-liquid phase method. This leads to a narrowing of its technological capabilities.

Задачей заявляемого изобретения является расширение технологических возможностей способа.The task of the invention is to expand the technological capabilities of the method.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения скорости заполнения пор пористого материала конденсатом паров металла, в частности, кремния, в зависимости от технологических параметров процесса металлирования паро-жидкофазным методом, включающем создание разницы температур между температурой конденсатора из пористого материала и источника паров металла с более высокой температурой у последнего на одной из стадий процесса металлирования, включающего нагрев, изотермическую выдержку и охлаждение; определение привеса конденсатора и вычисление скорости заполнения пор материала конденсатора конденсатом паров металла, исходя из объема пор материала конденсатора, времени заполнения пор материала конденсатом и изменения веса конденсатора, в соответствии с заявляемым техническим решением под конденсатором устанавливают сборник жидкого конденсата паров металла и создают условия для исключения испарения из него конденсата паров металла, после проведения процесса металлирования определяют толщину (а через нее -массу) покрытия на конденсаторе и массу жидкого конденсата паров металла в сборнике, если таковые имеются, а вычисление скорости заполнения пор материала конденсатора конденсатом паров металла производят по формуле:The problem is solved due to the fact that in the method for determining the rate of filling of pores of a porous material with a metal vapor condensate, in particular silicon, depending on the technological parameters of the metallization process by the vapor-liquid-phase method, which includes creating a temperature difference between the temperature of the condenser from the porous material and the vapor source metal with a higher temperature in the latter at one of the stages of the metallization process, including heating, isothermal exposure and cooling; determination of the weight gain of the condenser and calculation of the rate of filling the pores of the material of the condenser with a metal vapor condensate, based on the pore volume of the material of the condenser, the time of filling the pores of the material with condensate and the change in the weight of the condenser, in accordance with the claimed technical solution, a collector of liquid condensate of metal vapor is installed under the condenser and create conditions for exclusion evaporation of metal vapor condensate from it; after the metallization process, the thickness (and through it the mass) of the coating is determined the densifier and the mass of the liquid condensate of the metal vapor in the collector, if any, and the calculation of the filling speed of the pores of the material of the condenser with the metal vapor condensate is carried out according to the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где ν - скорость заполнения пор пористого материала конденсатора, г/(см3×ч);where ν is the filling speed of the pores of the porous material of the capacitor, g / (cm 3 × h);

νп и νж - скорость образования твердого (в виде покрытия) и жидкого конденсата паров металла на поверхности (не содержащего открытых пор) материала конденсатора соответственно, в г/(см2×ч);ν p and ν g - the rate of formation of solid (in the form of a coating) and liquid condensate of metal vapor on the surface (not containing open pores) of the capacitor material, respectively, in g / (cm 2 × h);

τобщ - длительность одной из стадий металлирования, на которой создается разница температур между температурами источника паров металла и конденсатора, ч.;τ total - the duration of one of the stages of metallization, which creates a temperature difference between the temperatures of the vapor source of the metal and the capacitor, h .;

mк - привес конденсатора, г;m to - the gain of the capacitor, g;

mп - масса твердого конденсата паров металла в виде покрытия на поверхности плотного материала конденсатора, г;m p - mass of solid condensate of metal vapor in the form of a coating on the surface of the dense material of the capacitor, g;

mж - масса жидкого конденсата паров металла в сборнике конденсата, г;m W - mass of liquid condensate of metal vapor in the condensate collector, g;

V - объем пор материала конденсатора, см3;V is the pore volume of the capacitor material, cm 3 ;

S - площадь поверхности конденсатора из пористого материала, см2; при этом скорости образования покрытия на конденсаторе и жидкого конденсата паров металла (νп и νж соответственно) определяют при тех же технологических параметрах процесса металлирования, что и технологические параметры процесса металлирования конденсатора из пористого материала.S is the surface area of the capacitor of a porous material, cm 2 ; in this case, the rates of coating formation on the capacitor and liquid condensate of metal vapor (ν p and ν w, respectively) are determined at the same technological parameters of the metallization process as the technological parameters of the metallization process of the capacitor from a porous material.

Один из способов предусматривает определение скорости заполнения пор пористого материала конденсатом паров кремния.One of the methods involves determining the rate of filling of the pores of a porous material with a silicon vapor condensate.

Размещение под конденсатором из пористого материала сборника жидкого конденсата паров металла с созданием условий для исключения его испарения (создание этих условий рассмотрено при описании сущности устройств в заявке на изобретение №2016143876) позволяет определить полное количество образующегося за время протекания какой-либо стадии процесса металлирования (или процесса в целом) конденсата паров металла и тем самым создает предпосылки для определения скорости заполнения конденсатом паров металла пор материала конденсатора.Placing metal vapor condensate collector under a porous material with the creation of conditions to prevent its evaporation (the creation of these conditions is considered when describing the nature of the devices in the application for invention No. 2016143876) allows you to determine the total amount generated during the course of any stage of the metallization process (or the process as a whole) of metal vapor condensate and thereby creates the preconditions for determining the rate of condensation of metal vapor in the pores of the condenser material.

Определение толщины (а через нее - массы) покрытия на конденсаторе позволяет учесть ее при расчете скорости заполнения пор конденсатом паров металла в том случае, когда после заполнения пор материала по механизму капиллярной конденсации паров металлов (то есть конденсации непосредственно в порах материала) на поверхности конденсатора (уже из плотного материала) осаждается покрытие.Determining the thickness (and through it the mass) of the coating on the capacitor allows it to be taken into account when calculating the rate of filling of pores with metal vapor in the condensate in the case when, after filling the pores of the material by the mechanism of capillary condensation of metal vapor (i.e., condensation directly in the pores of the material) on the surface of the capacitor (already from dense material) coating is deposited.

Определение массы жидкого конденсата паров металла (находящегося в сборнике) позволяет учесть ее при расчете скорости заполнения пор конденсатом паров металла в том случае, когда после заполнения пор материала по механизму капиллярной конденсации паров металла и/или капиллярной пропитки конденсатом паров металла избыток жидкого конденсата паров металла стекает в сборник. Вычисление скорости заполнения пор материала конденсатора конденсатом паров металла по формуле, приведенной в п. 1 формулы изобретения и определение скорости образования покрытия на конденсаторе и жидкого конденсата паров металла (νп и νж соответственно) при тех же технологических параметрах процесса, что и технологические параметры процесса металлирования конденсатора из пористого материала, в совокупности с тем, что их определяют, используя конденсатор из плотного, не содержащего открытых пор, химически инертного к металлу термостойкого материала, позволяет определить ее с учетом возможности образования на плотном (после заполнения пор) материале конденсатора покрытия, а также образования избытка жидкого конденсата паров металла, стекающего вниз и заполняющего сборник.Determining the mass of liquid condensate of metal vapor (contained in the collector) allows us to take it into account when calculating the rate of filling pores with condensate of metal vapor in the case when, after filling the pores of the material by the mechanism of capillary condensation of metal vapor and / or capillary impregnation of metal vapor with condensate, an excess of liquid condensate of metal vapor flows into the collection. The calculation of the rate of filling the pores of the material of the capacitor with a metal vapor condensate according to the formula given in paragraph 1 of the claims and the determination of the rate of formation of a coating on the capacitor and liquid metal vapor condensate (ν p and ν w, respectively) at the same process parameters as the technological parameters the process of metallization of a capacitor from a porous material, in conjunction with the fact that they are determined using a capacitor made of a dense, open pore-free, chemically inert metal ykogo material to determine its capabilities with the formation on the dense (pores after filling) the coating material of the capacitor, and the generation of excess liquid metal vapor condensate flowing down the fill and collection.

В новой совокупности существенных признаков у объекта изобретения появляется новое свойство: способность определить скорость заполнения пор материала конденсатом паров металла вне зависимости от длительности одной из стадий - или процесса металлирования в целом - не только при образовании на конденсаторе покрытия, но и при образовании избытка жидкого конденсата паров металла, при условии определения скорости образования твердого и/или жидкого конденсата паров металла на горячей поверхности не содержащего открытых пор материала.In the new set of essential features, the object of the invention has a new property: the ability to determine the rate of filling the pores of the material with metal vapor condensate, regardless of the duration of one of the stages - or the metallization process as a whole - not only when a coating is formed on the capacitor, but also when an excess of liquid condensate is formed metal vapor, subject to determining the rate of formation of solid and / or liquid condensate of metal vapor on a hot surface not containing open pores of the material.

Благодаря новому свойству решается поставленная задача, а именно: расширяются технологические возможности способа.Thanks to the new property, the task is solved, namely: the technological capabilities of the method are expanded.

Определение заявляемым способом скорости заполнения пор пористого материала конденсатом паров металла, в частности, кремния, в зависимости от технологических параметров процесса металлирования паро-жидкофазным методом осуществляют следующим образом.The inventive method for determining the rate of filling of pores of a porous material with a metal vapor condensate, in particular silicon, depending on the technological parameters of the metallization process by the vapor-liquid-phase method, is carried out as follows.

Для обеспечения сбора жидкого конденсата паров металла под конденсатором из пористого материала устанавливают сборник (сборник жидкого конденсата паров металла).To ensure the collection of liquid condensate of metal vapor under the condenser of a porous material, a collector (a collection of liquid condensate of metal vapor) is installed.

Для исключения испарения из него конденсата паров металла создают соответствующие условия, которые будут понятны из рассмотрения устройств для осуществления способа по заявке на изобретение №2016143876. Для реализации заявляемого способа в указанных устройствах конденсатор из не имеющего открытых пор материала заменяют на конденсатор из пористого материала, в котором и определяется скорость заполнения его пор конденсатом.To exclude the evaporation of condensate of metal vapor from it, appropriate conditions are created that will be clear from consideration of devices for implementing the method according to application for invention No. 2016143876. To implement the proposed method in these devices, a capacitor from a material that does not have open pores is replaced with a capacitor from a porous material, in which the rate of filling of its pores with condensate is determined.

Затем создают разницу температур между температурой конденсатора из пористого материала и источника паров металла с более высокой температурой у последнего на одной из стадий процесса металлирования, включающего нагрев, изотермическую выдержку и охлаждение. Образующийся благодаря этой разнице конденсат паров металла в случае его жидкого состояния пропитывает пористый материал конденсатора.Then, a temperature difference is created between the temperature of the condenser of the porous material and the source of the metal vapor with a higher temperature at the latter at one of the stages of the metallization process, including heating, isothermal holding and cooling. The condensate of metal vapor formed due to this difference in the case of its liquid state impregnates the porous material of the capacitor.

После полного заполнения пор избыток жидкого конденсата паров металла стекает с конденсатора в сборник жидкого конденсата паров металла.After the pores are completely filled, excess liquid condensate of metal vapor flows from the condenser to the collector of liquid condensate of metal vapor.

В том случае, когда температура на конденсаторе меньше температуры плавления металла, а поры материала являются ультратонкими, заполнение пор конденсатом паров металла происходит по механизму капиллярной конденсации. После завершения их заполнения на поверхности конденсатора осаждается твердый конденсат паров металла в виде покрытия.In the case when the temperature at the condenser is less than the melting temperature of the metal, and the pores of the material are ultrathin, the pores are filled with metal vapor condensate by the capillary condensation mechanism. After completion of their filling, a solid condensate of metal vapor is deposited on the surface of the capacitor in the form of a coating.

В том случае, когда температура на конденсаторе меньше температуры плавления металла, а поры материала имеют сравнительно крупные размеры, конденсация паров металла по механизму капиллярной конденсации может стать невозможной и конденсат паров металла будет осаждаться на поверхности конденсатора в виде покрытия. После завершения процесса металлирования определяют толщину (а через нее - массу) покрытия на конденсаторе и массу жидкого конденсата паров металла в сборнике, если таковые имеются.In the case when the temperature on the condenser is less than the melting temperature of the metal, and the pores of the material are relatively large, condensation of the metal vapor by the capillary condensation mechanism may become impossible and the metal vapor condensate will be deposited on the surface of the capacitor in the form of a coating. After the metallization process is completed, the thickness (and through it the mass) of the coating on the condenser and the mass of liquid condensate of the metal vapor in the collector, if any, are determined.

Кроме того, определяют привес конденсатора.In addition, determine the gain of the capacitor.

На основе этих данных, а также данных по скорости образования твердого и жидкого конденсата паров металла на плотном материале конденсатора, полученных при тех же технологических параметрах процесса металлирования, как и конденсатора из пористого материала (см. заявку №2016143876), вычисляют скорость заполнения пор пористого материала конденсатора конденсатом паров металла.Based on these data, as well as data on the rate of formation of solid and liquid condensate of metal vapor on a dense capacitor material obtained with the same process parameters of the metallization process as a capacitor made of porous material (see application No. 2016143876), the pore filling rate of the porous condenser material condensate metal vapor.

Вычисление указанной скорости производят по формуле:The calculation of the specified speed is carried out according to the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где ν - скорость заполнения пор пористого материала конденсатора, г/(см3×ч);where ν is the filling speed of the pores of the porous material of the capacitor, g / (cm 3 × h);

νп и νж - скорость образования твердого (в виде покрытия) и жидкого конденсата паров металла на поверхности (не содержащего открытых пор) материала конденсатора соответственно, в г/(см2×ч);ν p and ν g - the rate of formation of solid (in the form of a coating) and liquid condensate of metal vapor on the surface (not containing open pores) of the capacitor material, respectively, in g / (cm 2 × h);

τобщ - длительность одной из стадий металлирования, на которой создается разница температур между температурами источника паров металла и конденсатора, ч.;τ total - the duration of one of the stages of metallization, which creates a temperature difference between the temperatures of the vapor source of the metal and the capacitor, h .;

mк - привес конденсатора, г;m to - the gain of the capacitor, g;

mп - масса твердого конденсата паров металла в виде покрытия на поверхности плотного материала конденсатора, г;m p - mass of solid condensate of metal vapor in the form of a coating on the surface of the dense material of the capacitor, g;

mж - масса жидкого конденсата паров металла в сборнике конденсата, г;m W - mass of liquid condensate of metal vapor in the condensate collector, g;

V - объем пор материала конденсатора, см3;V is the pore volume of the capacitor material, cm 3 ;

S - площадь поверхности конденсатора из пористого материала, см2.S is the surface area of the capacitor of a porous material, cm 2 .

Требующиеся для расчета данные скорости образования твердого и/или жидкого конденсата паров металла на горячей поверхности плотного материала предварительно определяют ниже рассмотренным способом и с применением устройств для его реализации, подробно описанных в Заявке на изобретение №2016143876.The data required for the calculation of the rate of formation of solid and / or liquid condensate of metal vapors on the hot surface of a dense material are preliminarily determined below by the considered method and using devices for its implementation, described in detail in Application for Invention No. 2016143876.

Определение указанным способом скорости образования конденсата паров металла на горячей поверхности плотного не содержащего открытых пор материала осуществляют при тех же технологических параметрах, что и технологические параметры процесса металлирования конденсатора из пористого материала. Для этого создают требуемую разницу температур между температурой конденсатора и источника паров металла с более высокой температурой у последнего на одной из стадий процесса металлирования. Образующийся благодаря указанной разнице конденсат паров металла собирают. Причем собирают как твердый, так и жидкий конденсат паров металла. Для сбора жидкого конденсата под конденсатором устанавливают сборник. Скорость образования конденсата паров металла, в частности, кремния, вычисляют, исходя из увеличения веса конденсатора и/или сборника жидкого конденсата паров металла, времени его образования и площади поверхности конденсатора.Determination of the rate of formation of metal vapor condensate on the hot surface of a dense material containing no open pores using the same method is carried out at the same technological parameters as the technological parameters of the process of metallization of a capacitor from a porous material. To do this, create the required temperature difference between the temperature of the condenser and the source of metal vapor with a higher temperature at the latter at one of the stages of the metallization process. Condensate of metal vapor formed due to this difference is collected. Moreover, both solid and liquid condensate of metal vapor is collected. To collect liquid condensate, a collector is installed under the condenser. The rate of condensation of metal vapor, in particular silicon, is calculated based on the increase in the weight of the condenser and / or the liquid condensate collector of the metal vapor, its formation time and the surface area of the condenser.

Claims (11)

1. Способ определения скорости заполнения пор пористого материала конденсатора конденсатом паров металла в процессе металлирования паро-жидкофазным методом, включающий обеспечение разницы температур между температурой конденсатора из пористого материала и источника паров металла с более высокой температурой, чем температура упомянутого конденсатора, на одной из стадий процесса металлирования, включающего нагрев, изотермическую выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что под конденсатором устанавливают сборник жидкого конденсата паров металла и создают условия для исключения испарения из него конденсата паров металла, после проведения процесса металлирования определяют привес конденсатора, массу покрытия на конденсаторе, исходя из толщины покрытия, и массу жидкого конденсата паров металла в сборнике, после чего, исходя из объема пор материала конденсатора, времени заполнения пор материала конденсатором и изменения веса конденсатора, вычисляют скорость заполнения пор материала конденсатора конденсатом паров металла по формуле:1. A method for determining the pore filling rate of a porous material of a condenser by a metal vapor condensate during metallization by the vapor-liquid-phase method, comprising providing a temperature difference between the temperature of a condenser of a porous material and a source of metal vapor with a higher temperature than the temperature of said condenser at one of the stages of the process metallization, including heating, isothermal holding and cooling, characterized in that a condensate collector is installed under the condenser metal vapor and create conditions for eliminating the evaporation of metal vapor condensate from it, after the metallization process, the weight gain of the condenser is determined, the coating mass on the capacitor, based on the thickness of the coating, and the mass of liquid condensate metal vapor in the collector, and then, based on the pore volume of the condenser material , the time of filling the pores of the material with a capacitor and changes in the weight of the capacitor, calculate the speed of filling the pores of the material of the capacitor with a metal vapor condensate according to the formula:
Figure 00000002
Figure 00000002
 где v - скорость заполнения пор пористого материала конденсатора, г/(см3×ч);where v is the filling speed of the pores of the porous material of the capacitor, g / (cm 3 × h); vп и vж - скорость образования твердого, в виде покрытия, и жидкого конденсата паров металла на поверхности не содержащего открытых пор материала конденсатора соответственно, в г/(см2×ч);v p and v g - the rate of formation of solid, in the form of a coating, and liquid condensate of metal vapor on the surface of the capacitor material not containing open pores, respectively, in g / (cm 2 × h); τобщ - длительность одной из стадий металлирования, на которой создают разницу температур между температурами источника паров металла и конденсатора, ч;τ total - the duration of one of the stages of metallization, which create a temperature difference between the temperature of the source of vapor of the metal and the capacitor, h; mк - привес конденсатора, г;m to - the gain of the capacitor, g; mп - масса твердого конденсата паров металла в виде покрытия на поверхности не имеющего открытых пор материала конденсатора, г;m p - mass of solid condensate of metal vapor in the form of a coating on the surface of a capacitor material not having open pores, g; mж - масса жидкого конденсата паров металла в сборнике конденсата, г;m W - mass of liquid condensate of metal vapor in the condensate collector, g; V - объем пор материала конденсатора, см3;V is the pore volume of the capacitor material, cm 3 ; S - площадь поверхности конденсатора из пористого материала, см2, при этом скорости образования покрытия на конденсаторе и жидкого конденсата паров металла, vп и vж соответственно, определяют при тех же технологических параметрах процесса с учетом толщины покрытия металлирования, что и технологические параметры процесса металлирования конденсатора из пористого материала.S is the surface area of the capacitor made of a porous material, cm 2 , while the rate of formation of the coating on the capacitor and the liquid condensate of the metal vapor, v p and v g, respectively, is determined at the same process parameters taking into account the thickness of the metallization coating as the process parameters metallization of the capacitor from a porous material. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определяют скорость заполнения пор пористого материала конденсатом паров кремния.2. The method according to p. 1, characterized in that they determine the speed of filling the pores of the porous material with a silicon vapor condensate.
RU2018102395A 2018-01-10 2018-01-10 Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate RU2709387C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018102395A RU2709387C2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018102395A RU2709387C2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143876A Division RU2658776C2 (en) 2016-11-08 2016-11-08 Method for determining speed of condensate formation from metal vapors on hot surface of dense material and device for its implementation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018102395A RU2018102395A (en) 2019-07-10
RU2018102395A3 RU2018102395A3 (en) 2019-07-29
RU2709387C2 true RU2709387C2 (en) 2019-12-17

Family

ID=67209795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018102395A RU2709387C2 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709387C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2114209C1 (en) * 1993-02-04 1998-06-27 Акционерное общество закрытого типа "Центр техники покрытий и металлообработки" Process of coat deposition in vacuum
EP1304185B1 (en) * 2001-06-11 2005-11-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Porous metal article, metal composite material using the article and method for production thereof
RU2542047C2 (en) * 2012-10-22 2015-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method and device for article metalising by liquid-vapour process and control over permeability of butts between retort parts in said device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2114209C1 (en) * 1993-02-04 1998-06-27 Акционерное общество закрытого типа "Центр техники покрытий и металлообработки" Process of coat deposition in vacuum
EP1304185B1 (en) * 2001-06-11 2005-11-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Porous metal article, metal composite material using the article and method for production thereof
RU2542047C2 (en) * 2012-10-22 2015-02-20 Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method and device for article metalising by liquid-vapour process and control over permeability of butts between retort parts in said device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Васютинский Б.М. и др. Конденсация хрома на горячей поверхности, Температуроустойчивые защитные покрытия, Ленинград, Наука, 1968, с.119-124. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018102395A3 (en) 2019-07-29
RU2018102395A (en) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hamzekhani et al. Bubble departure diameter in nucleate pool boiling at saturation: Pure liquids and binary mixtures
Messerly et al. Low-temperature thermal data for pentane, n-heptadecane, and n-octadecane. Revised thermodynamic functions for the n-alkanes, C5-C18
Janssen Diffusion in the nickel-rich part of the Ni− Al system at 1000° to 1300° C; Ni 3 Al layer growth, diffusion coefficients, and interface concentrations
Gardner et al. Relation of water application to evaporation and storage of soil water
CN110499484B (en) Titanium alloy in-situ self-generated aluminum-silicon gradient hot-dip coating and preparation method thereof
RU2709387C2 (en) Method of determining rate of porous material pores filling with metal vapour condensate
Bergeon et al. Dynamics of interface pattern formation in 3D alloy solidification: first results from experiments in the DECLIC directional solidification insert on the International Space Station
Zhou et al. An equation of state for the thermodynamic properties of cyclohexane
Xu et al. Investigation on recalescence temperatures of deeply undercooled melts
Ivanov et al. High-Temperature Oxidation Kinetics of TiB 2 Powders in Air
Helmick et al. The development of protective borosilicate layers on a Mo-3Si-1B (weight percent) alloy
Guillermet Phase diagram and thermochemical properties of the Zr Ta system. An assessment based on Gibbs energy modelling
Lee et al. Distillation behavior of cadmium for U recovery from liquid cadmium cathode in pyroprocessing
Day et al. Multilayer krypton phase diagram
RU2658776C2 (en) Method for determining speed of condensate formation from metal vapors on hot surface of dense material and device for its implementation
Schneider et al. Reactive pressure infiltration of Cu-46at. pct. Si into carbon
Fujii et al. Wetting of MgO and α-Al 2 O 3 by molten Mg: A model of droplet with high vapor pressure
Aqra Prediction of various thermodynamic and thermophysical properties of alkali halides
Keanini et al. Theoretical study of alpha case formation during titanium casting
Le Bot et al. Rapid solidification of indium: modeling subcooling
Lipski et al. Making tungsten targets using tungsten oxide powder
Robertson The titanium-rich end of the Ti-Cd phase diagram
Ternik et al. Numerical analysis of the rapid solidification process of NiTi binary alloy
Ahmed et al. Molecular dynamics prediction of the influence of composition on thermotransport in Ni-Al melts
Shevchenko et al. Thermochemical Properties of Binary Ba–In Alloys