RU2812939C1 - Method for plasma production of coating from nano-sized particles and device for plasma production of coating from nano-sized particles for implementing method - Google Patents
Method for plasma production of coating from nano-sized particles and device for plasma production of coating from nano-sized particles for implementing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812939C1 RU2812939C1 RU2023108933A RU2023108933A RU2812939C1 RU 2812939 C1 RU2812939 C1 RU 2812939C1 RU 2023108933 A RU2023108933 A RU 2023108933A RU 2023108933 A RU2023108933 A RU 2023108933A RU 2812939 C1 RU2812939 C1 RU 2812939C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerator
- coating
- flow
- mixture
- plasma
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 14
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAXLZNWUNMCZSO-UHFFFAOYSA-N methanidylidynetungsten Chemical compound [W]#[C-] OAXLZNWUNMCZSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- -1 aluminum ion Chemical class 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000000366 juvenile effect Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам нанесения наноструктурированных покрытий с помощью плазменных потоков для модификации поверхностей материалов с целью улучшения их эксплуатационных характеристик, придания им новых физических, механических и химических свойств. Изобретение может использоваться в машиностроении, химической и радиотехнической промышленностях и других.The invention relates to methods and devices for applying nanostructured coatings using plasma flows to modify the surfaces of materials in order to improve their performance characteristics, giving them new physical, mechanical and chemical properties. The invention can be used in mechanical engineering, chemical and radio engineering industries and others.
Известны различные способы нанесения покрытий и устройства, предназначенные для реализации этих способов как химические, так и физические. Среди последних широко распространены методы конденсации на поверхности паров модифицирующих материалов, полученных различными способами - омическим нагревом, испарением лазерным излучением или электронным пучком и пр. Покрытия также наносят обработкой поверхностей газовым, детонационным или плазменным гетерофазным потоками, содержащими внесенный извне мелкодисперсный порошок.There are various methods of coating and devices designed to implement these methods, both chemical and physical. Among the latter, methods of condensation on the surface of vapors of modifying materials obtained by various methods are widespread - ohmic heating, evaporation by laser radiation or an electron beam, etc. Coatings are also applied by treating surfaces with gas, detonation or plasma heterophase flows containing fine powder introduced from the outside.
Плазменные способы нанесения покрытий составляют группу способов, позволяющих получать покрытия с высокой, по сравнению с низкотемпературными способами, адгезией напыляемых материалов, в том числе, тугоплавких и (или) обладающих высокой твердостью, с подложками различного состава.Plasma coating methods constitute a group of methods that make it possible to obtain coatings with high, compared to low-temperature methods, adhesion of sprayed materials, including refractory and (or) high hardness, with substrates of various compositions.
Известен способ плазмотронного напыления порошков, при котором обрабатываемая поверхность обдувается потоком плазмы, генерируемым плазмотроном и содержащим напыляемый порошок (патент RU 2328096, авторы Гизатуллин С.А., Галимов Э.Р. и др.). Недостатками способа являются невозможность использования наноразмерных порошков, поскольку мелкие частицы испаряются в плазменном потоке. Другими недостатками являются пористость и неоднородность получаемого покрытия, шероховатость поверхности покрытия и часто недостаточная адгезия с подложкой. Пористость, неоднородность и шероховатость получаемого покрытия обусловлены широкой дисперсией напыляемых частиц по размеру и их агломерацией, происходящей за время от производства до нанесения. Недостаточная адгезия обусловлена низкой скоростью (до 100 м/с) наносимых частиц, соударяющихся с обрабатываемой поверхностью.There is a known method of plasmatron spraying of powders, in which the surface to be treated is blown with a plasma flow generated by the plasmatron and containing the sprayed powder (patent RU 2328096, authors Gizatullin S.A., Galimov E.R., etc.). The disadvantages of this method are the impossibility of using nano-sized powders, since small particles evaporate in the plasma flow. Other disadvantages are the porosity and heterogeneity of the resulting coating, the roughness of the coating surface and often insufficient adhesion to the substrate. The porosity, heterogeneity and roughness of the resulting coating are due to the wide dispersion of sprayed particles in size and their agglomeration, which occurs during the time from production to application. Insufficient adhesion is due to the low speed (up to 100 m/s) of applied particles colliding with the treated surface.
Известен также защищенный патентом RU 2371379 «Способ нанесения нанопокрытий и устройство для его осуществления». Способ позволяет существенно улучшить адгезию покрытия вследствие увеличения кинетической энергии частиц, сталкивающихся с обрабатываемой поверхностью. Ускорение частиц происходит при расширении горячей плазмы, образовавшейся в пинче и сжатой под воздействием пондеромоторных сил, возникающих в электрическом разряде в результате взаимодействия тока разряда с магнитным полем разряда. Так, ион алюминия может получить скорость более 3⋅104 м/с. Разряд происходит при низком давлении в буферном газе с большим атомным весом, а источником вещества, наносимого на поверхность, являются либо анод, либо микронные и субмикронные частицы, просыпаемые через область пинча. На обрабатываемой поверхности, расположенной на достаточном удалении от области пинча, происходит конденсация целевых соединений материалов с образованием различных наноструктур. Недостатками данного метода являются зависимость размера частиц, просыпаемых через область пинча от величины задержки разряда относительно срабатывания устройства, подающего порошок в область пинча. Чем меньше задержка, тем частицы, попадающие в область пинча больше. От размера частиц зависит морфология получаемого покрытия. Кроме этого, плазменное облако пинча расширяется свободно в пространстве, что приводит к увеличенному расходу порошка.Also known is protected by patent RU 2371379 “Method of applying nanocoatings and a device for its implementation.” The method can significantly improve the adhesion of the coating due to an increase in the kinetic energy of particles colliding with the treated surface. Particle acceleration occurs during the expansion of hot plasma formed in a pinch and compressed under the influence of ponderomotive forces arising in an electric discharge as a result of the interaction of the discharge current with the magnetic field of the discharge. Thus, an aluminum ion can achieve a speed of more than 3⋅10 4 m/s. The discharge occurs at low pressure in a buffer gas with a high atomic weight, and the source of the substance deposited on the surface is either the anode or micron and submicron particles spilled through the pinch region. On the treated surface, located at a sufficient distance from the pinch area, condensation of target material compounds occurs with the formation of various nanostructures. The disadvantages of this method are the dependence of the size of particles spilled through the pinch area on the value of the discharge delay relative to the operation of the device supplying powder to the pinch area. The smaller the delay, the larger the particles falling into the pinch area. The morphology of the resulting coating depends on the particle size. In addition, the pinch plasma cloud expands freely in space, which leads to increased powder consumption.
Наиболее близким к предлагаемому способу является «Способ получения фракталоподобных структур и устройство для его осуществления», патент РФ 2180160, выбранный в качестве прототипа. Способ предназначен для нанесения наноструктурированных фракталоподобных структур на поверхность. Покрытие образуется в результате осаждения наноструктур, образующихся при конденсации соединений, образовавшихся в потоке слабоионизованной плазмы при ее остывании. Указанные соединения образуются из паров материала шайбы, подверженного электроэрозии вследствие электрического разряда через ее отверстие. Продукты эрозии при этом смешиваются с потоком слабоионизованной плазмы, протекающей через это отверстие. Далее плазменный поток расширяется, температура в нем уменьшается, и начинается процесс образования целевых соединений и их конденсации. Образовавшиеся в потоке частицы образуют в нем фракталоподобные структуры, которые транспортируются потоком газа к поверхности подложки, где и оседают.The closest to the proposed method is “Method for obtaining fractal-like structures and a device for its implementation”, RF patent 2180160, chosen as a prototype. The method is intended for applying nanostructured fractal-like structures to the surface. The coating is formed as a result of the deposition of nanostructures formed during the condensation of compounds formed in the flow of weakly ionized plasma during its cooling. These compounds are formed from the vapor of the washer material, subject to electroerosion due to an electrical discharge through its hole. The erosion products are mixed with the flow of weakly ionized plasma flowing through this hole. Next, the plasma flow expands, the temperature in it decreases, and the process of formation of target compounds and their condensation begins. The particles formed in the flow form fractal-like structures in it, which are transported by the gas flow to the surface of the substrate, where they settle.
Задачей предлагаемого изобретения является получение плазменным способом покрытия с параметрами: хорошим качеством адгезии, повышенной однородности образующегося покрытия, шероховатостью не хуже начальной шероховатости подложки, заданных толщины, химического состава в виде аморфного или поликристаллического состояния материала покрытия.The objective of the present invention is to obtain a coating using a plasma method with the following parameters: good adhesion quality, increased uniformity of the resulting coating, a roughness no worse than the initial roughness of the substrate, specified thickness, chemical composition in the form of an amorphous or polycrystalline state of the coating material.
Поставленная задача выполняется благодаря тому, что напыление частиц производится при натекании расширяющейся в вакууме плазменной струи, содержащей наноразмерные частицы, образовавшиеся из химических элементов, внесенных в поток плазмы. Частицы образуются вследствие конденсации либо индивидуальных химических элементов, либо соединений, образовавшихся в потоке плазмы при уменьшении статической температуры потока из-за его расширения. То есть, образование частиц может происходить как в результате фазовых переходов газ жидкость - твердое тело, так и сопровождаться образованием и конденсацией химических соединений из внесенных в поток химических элементов. Размер образовавшихся частиц определяется, в основном, концентрацией конденсирующихся веществ в потоке, так и временем движения частиц от начала конденсации до подложки. Согласно закону сохранения импульса скорость образовавшихся частиц близка к скорости потока в области конденсации частиц. В отличие от патента RU 2371379 поток частиц имеет выделенное направление, что приводит к более экономному расходованию наносимого материала. Далее ввиду расширения потока происходит сепарация частиц и транспортного газа. Поэтому наносимые нано размерные частицы не увлекаются потоком, натекающим на поверхность, а при столкновении с последней образуют покрытие. Кроме этого, образовавшиеся в области конденсации частицы имеют близкие размеры, ввиду однородности условий конденсации и до соударения с поверхностью не успевают образовать агломераты.The task is accomplished due to the fact that the deposition of particles is carried out by the inflow of a plasma jet expanding in a vacuum, containing nano-sized particles formed from chemical elements introduced into the plasma flow. Particles are formed due to the condensation of either individual chemical elements or compounds formed in the plasma flow when the static temperature of the flow decreases due to its expansion. That is, the formation of particles can occur either as a result of gas-liquid-solid phase transitions, or be accompanied by the formation and condensation of chemical compounds from chemical elements introduced into the flow. The size of the formed particles is determined mainly by the concentration of condensing substances in the flow and by the time of movement of the particles from the beginning of condensation to the substrate. According to the law of conservation of momentum, the speed of the formed particles is close to the flow speed in the region of particle condensation. In contrast to patent RU 2371379, the flow of particles has a designated direction, which leads to more economical consumption of the applied material. Further, due to the expansion of the flow, separation of particles and transport gas occurs. Therefore, applied nano-sized particles are not carried away by the flow flowing onto the surface, but when colliding with the latter, they form a coating. In addition, the particles formed in the condensation region have similar sizes, due to the uniformity of condensation conditions, and do not have time to form agglomerates before colliding with the surface.
Можно оценить величину скорости струи и частиц, образовавшихся в ней, способную обеспечить высокую адгезию напыляемого покрытия. В случае, когда адгезия обеспечивается внедрением твердой частицы в менее твердый материал подложки (например, частицы карбида вольфрама в стальную поверхность), оценка может быть сделана следующим образом: [Па], где р [кг⋅м/с] - импульс частицы, S [м2] - площадь ее сечения, τ [с] - время торможения частицы при соударении, G≈80 ГПа -модуль сдвига стали. Импульс р частицы с диаметром d [м] из монокарбида вольфрама (плотность ρ=15,7×103 кг/м3) равен где ν [м/с] - скорость частицы, [м2], [с], где cwc≈6660 м/с - скорость продольного звука в монокарбиде вольфрама. Скорость движения частицы должна составить 2300 м/с. Частицы с меньшей плотностью должны быть ускорены до скорости пропорционально большей. Соответственно скорость течения газа, содержащего прекурсоры, должна быть такой же и иметь статическую температуру, превышающую температуру испарения целевого продукта, например, для монокарбида вольфрама это 6000 К. Частицы, в принципе, могут быть ускорены в сверхзвуковом сопле. Оценим температуру транспортного газа в форкамере сопла, которая бы позволила иметь указанные скорость и статическую температуру потока на выходе из сопла. Возьмем в качестве транспортного газа аргон, содержащий пренебрежимо малую массовую долю прекурсоров, из которых образуется монокарбид вольфрама. Скорость звука в аргоне при температуре 6000 К оценивается величиной 1430 м/с, число Маха при скорости потока ν=2300 м/с равно 1,6. Используя известное соотношение для температур в форкамере и в потоке, разогнанном в сопле до числа М=1,6 получим оценку температуры аргона в форкамере T=11000 К. Кроме технической сложности нагрева газа в форкамере до указанной величины, возникает проблема загрязненности потока испарившимся материалом стенок форкамеры. Поэтому необходимая скорость ν не может быть получена в сопле в результате только газодинамического ускорения. Следовательно, необходимо поток ускорять в ускорителе, использующем иной способ ускорения потока, например, в магнитогидродинамическом (МГД-ускорителе).It is possible to estimate the speed of the jet and the particles formed in it, which can ensure high adhesion of the sprayed coating. In the case where adhesion is achieved by embedding a hard particle into a less hard substrate material (for example, tungsten carbide particles into a steel surface), the assessment can be made as follows: [Pa], where p [kg⋅m/s] is the momentum of the particle, S [m 2 ] is its cross-sectional area, τ [s] is the deceleration time of the particle upon impact, G≈80 GPa is the shear modulus of the steel. The momentum p of a particle with a diameter d [m] made of tungsten monocarbide (density ρ=15.7×10 3 kg/m 3 ) is equal to where ν [m/s] - particle speed, [ m2 ], [s], where c wc ≈6660 m/s is the speed of longitudinal sound in tungsten monocarbide. The speed of the particle should be 2300 m/s. Particles with a lower density must be accelerated to a speed proportionally greater. Accordingly, the flow rate of the gas containing the precursors must be the same and have a static temperature exceeding the evaporation temperature of the target product, for example, for tungsten monocarbide it is 6000 K. Particles, in principle, can be accelerated in a supersonic nozzle. Let us estimate the temperature of the transport gas in the nozzle pre-chamber, which would allow us to have the specified speed and static temperature of the flow at the nozzle exit. Let us take argon as a transport gas, containing a negligibly small mass fraction of precursors from which tungsten monocarbide is formed. The speed of sound in argon at a temperature of 6000 K is estimated at 1430 m/s, the Mach number at a flow speed ν=2300 m/s is 1.6. Using the known relationship for the temperatures in the prechamber and in the flow accelerated in the nozzle to the number M = 1.6, we obtain an estimate of the temperature of argon in the prechamber T = 11000 K. In addition to the technical difficulty of heating the gas in the prechamber to the specified value, the problem of contamination of the flow with evaporated wall material arises prechambers. Therefore, the required speed ν cannot be obtained in the nozzle as a result of gas-dynamic acceleration alone. Therefore, it is necessary to accelerate the flow in an accelerator that uses a different method of accelerating the flow, for example, in a magnetohydrodynamic (MHD) accelerator.
Поставленная задача решается благодаря способу плазменного получения покрытия из наноразмерных частиц, включающему нанесение наноразмерных частиц на поверхность подложки. Согласно изобретению, в форкамеру, пристыкованную к магнитогидродинамическому ускорителю (МГД-ускоритель), подают смесь прекурсоров в потоке транспортного газа с получением потока смеси указанных компонентов, в магнитогидродинамическом ускорителе (МГД-ускоритель) осуществляют ускорение потока указанной смеси с генерированием плазмы для нанесения указанного покрытия, скорость которой на выходе из канала МГД-ускорителя находится в диапазоне от 3 до 10 км/с, осуществляют синтез и конденсацию наноразмерных частиц в расширяющемся плазменном потоке, истекающем из канала МГД-ускорителя, а указанное нанесение наноразмерных частиц на поверхность подложки проводят с сепарацией наноразмерных частиц от потока транспортного газа. Смесь прекурсоров может представлять собой смесь газов, приготовленную в ресивере без подогрева. Смесь прекурсоров может содержать компоненты в конденсированном состоянии. Смесь прекурсоров может представлять собой мелкодисперсные частицы, которые испаряют в разрядном промежутке МГД-ускорителя. Смесь прекурсоров может дополнительно содержать металл, полученный в результате электроэрозии электродов МГД-ускорителя.This problem is solved thanks to a method for plasma production of a coating of nano-sized particles, which includes applying nano-sized particles to the surface of the substrate. According to the invention, a mixture of precursors is fed into a pre-chamber docked to a magnetohydrodynamic accelerator (MHD accelerator) in a flow of transport gas to obtain a flow of a mixture of the specified components; in the magnetohydrodynamic accelerator (MHD accelerator), the flow of the specified mixture is accelerated with the generation of plasma for applying the specified coating , the speed of which at the exit from the channel of the MHD accelerator is in the range from 3 to 10 km/s, the synthesis and condensation of nano-sized particles is carried out in an expanding plasma flow flowing from the channel of the MHD accelerator, and the specified application of nano-sized particles to the surface of the substrate is carried out with separation nano-sized particles from the transport gas flow. The precursor mixture can be a mixture of gases prepared in a receiver without heating. The precursor mixture may contain components in a condensed state. A mixture of precursors can be fine particles that evaporate in the discharge gap of an MHD accelerator. The mixture of precursors may additionally contain metal obtained as a result of electrical erosion of the electrodes of the MHD accelerator.
Способ реализуется устройством для плазменного получения покрытия из наноразмерных частиц содержащем форкамеру, пристыкованный к ней магнитогидродинамический ускоритель (МГД-ускоритель) потока плазмы для нанесения покрытия, источник питания ускорителя и подвижный держатель подложки, на поверхности которой получают указанное покрытие, при этом форкамера выполнена с возможностью подготовки смеси транспортного газа с инжектируемой в нее смесью прокурсоров для нанесения упомянутого покрытия, подаваемой в магнитогидродинамичемкий ускоритель (МГД-ускоритель) для генерирования потока плазмы для нанесенияупомянутого покрытия, МГД-ускоритель содержит помещенный в соленоид канал, образованный двумя плоскими диэлектрическими дисками с вмонтированными анодами, при этом в указанном канале расположено сверхзвуковое сопло для ускорения упомянутой смеси, которое выполнено с возможностью использования в качестве катода, при этом МГД-ускоритель выполнен с возможностью обеспечения скорости плазмы для нанесения упомянутого покрытия на выходе из указанного канала в диапазоне от 3 до 10 км/с.The method is implemented by a device for plasma production of a coating from nano-sized particles containing a pre-chamber, a magnetohydrodynamic accelerator (MHD accelerator) docked to it of the plasma flow for coating, an accelerator power source and a movable substrate holder on the surface of which the specified coating is obtained, wherein the pre-chamber is configured to preparing a mixture of transport gas with a mixture of procurers injected into it for applying the said coating, fed into a magnetohydrodynamic accelerator (MHD accelerator) to generate a plasma flow for applying the said coating, the MHD accelerator contains a channel placed in a solenoid formed by two flat dielectric disks with built-in anodes, wherein in said channel there is a supersonic nozzle for accelerating said mixture, which is configured to be used as a cathode, while the MHD accelerator is configured to provide plasma speed for applying said coating at the exit from said channel in the range from 3 to 10 km/ With.
Итак, поставленная задача решается:So, the problem is solved:
1. Нано размерные частицы образуются в расширяющемся потоке плазмы:1. Nano-sized particles are formed in an expanding plasma flow:
a. либо в результате химических процессов между внесенными в поток прекурсорами с последующей конденсацией целевых продуктов,a. or as a result of chemical processes between precursors introduced into the flow with subsequent condensation of the target products,
b. либо в результате конденсации из газовой фазы внесенных в поток веществ,b. or as a result of condensation from the gas phase of substances introduced into the flow,
c. либо а. и b.c. or a. and b.
2. Напыление образовавшихся нано размерных частиц на подложку обеспечивается сепарацией конденсировавшихся частиц от транспортного газа.2. Spraying of the resulting nano-sized particles onto the substrate is ensured by the separation of condensed particles from the transport gas.
3. Увеличение адгезии обеспечивается высокой (более 2000 м/с) скоростью напыляемых частиц и ювенильностью их поверхностей.3. Increased adhesion is ensured by the high (more than 2000 m/s) speed of sprayed particles and the juvenile nature of their surfaces.
4. Уменьшение шероховатости и увеличение однородности покрытия является следствием уменьшения размеров напыляемых частиц и предотвращение их агломерации.4. Reducing roughness and increasing coating uniformity is a consequence of reducing the size of sprayed particles and preventing their agglomeration.
На фиг. 1 показана схема устройства для нанесения наноструктурированных покрытий, на примере которого рассмотрим принцип его работы. Устройство состоит из форкамеры 1 с пристыкованным к ней ускорителем потока 2. В качестве ускорителя потока использован электродный линейный МГД-ускоритель. В форкамеру подается транспортный газ 3, в который инжектируются прекурсоры 4, содержащие химические элементы, из которых синтезируются вещества, составляющие частицы, ускоренные потоком плазмы, напыляемые на поверхность (подложку) 7. Генерируемый ускорителем 2 поток плазмы 5, истекая из канала ускорителя 2 расширяется, остывает и в опытно определяемой (эффективной) области 6 возникают условия образования целевых химических соединений. Применение МГД-ускорителя дает возможность дополнительного (или основного) внесения в поток прекурсоров, например, металлов, в результате электроэрозии электродов. Далее происходит конденсация индивидуальных веществ или соединений с образованием и ростом частиц. Частицы движутся в направлении ускоренного потока со скоростью, близкой к его скорости. Если газообразная фракция потока имеет возможность расширения после выхода из ускорителя 2, как показано пунктирными стрелками (см. фиг. 1), то происходит сепарация фаз частицы движутся в направлении близком к исходному, как показано сплошными стрелками, а плотность газовой фазы резко уменьшается. Сепарация фаз позволяет производить напыление мелких, в том числе, нано размерных, частиц на поверхность подложки 7, установленной на пути потока. При этом увлечение мелких частиц сопутствующим газом, характерного при реализации методов, описанных в приведенных патентах, несущественно. Сопутствующий газ представляет собой смесь транспортного газа и газов, могущих образоваться в химических процессах синтеза соединений, составляющих напыляемые частицы. Скорость и размеры образующихся частиц задаются параметрами работы ускорителя 2 и составом смеси, поступающей из форкамеры 1. Частицы, соударяясь с поверхностью подложки 7 при скорости, оценка величины которой получена ранее, испытывают механические напряжения, могущие превышать предел текучести материалов частиц и подложки, деформируются и образуют покрытие с высокой адгезией. Кроме этого, возможны взаимодиффузия и образование химических связей между веществами частиц и подложки вследствие нагрева материалов в зоне соударения, что также улучшает адгезию.In fig. Figure 1 shows a diagram of a device for applying nanostructured coatings, using an example of which we will consider the principle of its operation. The device consists of a prechamber 1 with a flow accelerator 2 docked to it. An electrode linear MHD accelerator is used as a flow accelerator. Transport gas 3 is supplied to the prechamber, into which precursors 4 are injected, containing chemical elements, from which substances that make up particles are synthesized, accelerated by the plasma flow, sprayed onto the surface (substrate) 7. The plasma flow 5 generated by the accelerator 2, flowing out of the channel of the accelerator 2, expands , cools down and conditions for the formation of target chemical compounds arise in the experimentally determined (effective) region 6. The use of an MHD accelerator makes it possible to additionally (or main) introduce precursors, for example, metals, into the flow as a result of electrical erosion of the electrodes. Next, condensation of individual substances or compounds occurs with the formation and growth of particles. Particles move in the direction of the accelerated flow at a speed close to its speed. If the gaseous fraction of the flow has the ability to expand after exiting accelerator 2, as shown by dotted arrows (see Fig. 1), then phase separation occurs; particles move in a direction close to the original, as shown by solid arrows, and the density of the gas phase decreases sharply. Phase separation allows the deposition of small, including nano-sized, particles onto the surface of the substrate 7 installed in the flow path. In this case, the entrainment of small particles by the accompanying gas, which is typical when implementing the methods described in the above patents, is insignificant. The accompanying gas is a mixture of transport gas and gases that can be formed in chemical processes for the synthesis of compounds that make up the sprayed particles. The speed and size of the resulting particles are set by the operating parameters of the accelerator 2 and the composition of the mixture coming from the prechamber 1. Particles, colliding with the surface of the substrate 7 at a speed whose value was estimated earlier, experience mechanical stresses that can exceed the yield strength of the materials of the particles and the substrate, are deformed and form a coating with high adhesion. In addition, interdiffusion and the formation of chemical bonds between the substances of the particles and the substrate are possible due to heating of the materials in the collision zone, which also improves adhesion.
Линейный МГД-ускоритель (рельсотрон) позволяет разгонять поток до скорости более 10 км/ [A.I. Golubov, S.S. Katsnelson, G.A. Pozdnyakov Interaction of a high-enthalpy plasma jet with surfaces and chemically active media // IEEE transactions on plasma science. Vol. 38, #8, pp. 1840-1849, 2010.], и наносить покрытия, но ввиду краткости работы (время существования потока порядка десяти микросекунд) не позволяет получать покрытия достаточной толщины. Поэтому практическое применение метода предлагается с использованием дискового МГД-ускорителя.A linear MHD accelerator (railgun) allows the flow to be accelerated to a speed of more than 10 km/ [A.I. Golubov, S.S. Katsnelson, G.A. Pozdnyakov Interaction of a high-enthalpy plasma jet with surfaces and chemically active media // IEEE transactions on plasma science. Vol. 38, #8, pp. 1840-1849, 2010.], and apply coatings, but due to the brevity of the work (the lifetime of the flow is about ten microseconds) it does not allow obtaining coatings of sufficient thickness. Therefore, the practical application of the method is proposed using a disk MHD accelerator.
Пример осуществления плазменного способа получения путем нанесения наноразмерных частиц на поверхность с помощью импульсного дискового МГД-ускорителя.An example of a plasma production method by applying nano-sized particles to a surface using a pulsed disk MHD accelerator.
На фиг. 2 показана схема импульсного дискового МГД-ускорителя, с помощью которого был продемонстрирован предлагаемый способ. Использовавшееся в экспериментах устройство является доработкой ускорителя, описанного ранее в работе [Поздняков Г.А. Дисковый газофазный магнитогидродинамический ускоритель // Письма в ЖТФ - 2007. - Т. 33 - вып. 11 - 52-56].In fig. Figure 2 shows a diagram of a pulsed disk MHD accelerator, with which the proposed method was demonstrated. The device used in the experiments is a modification of the accelerator described earlier in the work [Pozdnyakov G.A. Disk gas-phase magnetohydrodynamic accelerator // Letters to ZhTP - 2007. - T. 33 - issue. 11 - 52-56].
Принцип действия импульсного дискового МГД-ускорителя заключается в следующем. МГД-ускоритель на фиг. 2 обладает осевой симметрией, ось симметрии обозначена литерой z. Ускоряемый газ подается в сверхзвуковое сопло 10, расположенное в центре канала. Сопло 10, которое выполнено с возможностью использования в качестве катода, одновременно является катодом МГД-ускорителя. Из выхода 11 сопла поток газа S попадает в канал МГД-ускорителя. Сопло создает поток с низким статическим давлением, что облегчает задачу организации объемного разряда, необходимого для работы МГД-ускорителя. В канале МГД-ускорителя зажигается объемный электрический разряд (J) между катодом - соплом 10 и анодом 12. Анод в данном случае секционированный, а катод сплошной и является одновременно соплом. Поскольку канал ускорителя помещен в соленоид, создающий в области разряда магнитное поле, нормальное к направлению тока, на него действует сила Ампера, ускоряющая поток в азимутальном направлении.The operating principle of a pulsed disk MHD accelerator is as follows. The MHD accelerator in Fig. 2 has axial symmetry, the axis of symmetry is designated by the letter z. The accelerated gas is fed into a supersonic nozzle 10 located in the center of the channel. The nozzle 10, which is designed to be used as a cathode, is also the cathode of the MHD accelerator. From the nozzle outlet 11, the gas flow S enters the channel of the MHD accelerator. The nozzle creates a flow with low static pressure, which facilitates the task of organizing the volume discharge necessary for the operation of the MHD accelerator. In the channel of the MHD accelerator, a volumetric electric discharge (J) is ignited between the cathode - nozzle 10 and anode 12. The anode in this case is sectional, and the cathode is solid and is also a nozzle. Since the accelerator channel is placed in a solenoid that creates a magnetic field in the discharge region normal to the direction of the current, it is acted upon by the Ampere force, which accelerates the flow in the azimuthal direction.
Ускоритель расположен в вакуумированном объеме. Канал ускорителя образован двумя плоскими диэлектрическими дисками 8 и 9 с диаметром 200 мм, расположенными с зазором 20 мм. В центре канала расположено осесимметричное сверхзвукове сопло (катод) 10 с внешним диаметром 70 мм, форма которого образует форкамеру в центре и дисковое расширяющуюся сверхзвуковую часть по периферии. Величина критического сечения сопла 5-0,1 мм находится на расстоянии 17 мм от центра. Аноды 12 вмонтированы в диэлектрические диски 8 и 9 на их периферии. Магнитное поле В создается соленоидами 13. В баллоне 14 находится транспортный газ, в баллоне 15 -сжатый газ, толкающий поршень цилиндра, содержащего жидкий прекурсор 4. Аморфное или поликристаллическое состояние прекурсоров 4, вводимых в смеситель-испаритель 16, также может быть как газообразным, так и твердым в виде мелкодисперсных частиц, в зависимости от аморфного или поликристаллического состояния прекурсоров выбирается конструкция смесителя. Необходимо лишь чтобы в выходе 11 сопла прекурсоры находились в газообразном состоянии в достаточном количестве. В смесителе-испарителе 16 происходит испарение жидкого прекурсора 4 и смешение его паров с транспортным газом, поступающих в смеситель после открытия клапанов. Ускорение плазмы происходит при разряде конденсаторной батареи через промежуток между анодами 12 и катодом-соплом 10. Ускоренный поток плазмы 6, расширяется и остывает после истечения из канала ускорителя в вакуумированное пространство (на фиг. 2 не показано). На определенном опытным путем расстоянии d от среза (выхода) канала ускорителя расположена подложка 7 (обрабатываемая поверхность). Величина d определяет состояние (аморфное или поликристаллическое) образующегося покрытия и скорость его роста. Таким образом, устройство позволяет, в зависимости от цели, получать покрытия различного состояния, в том числе, последовательно лежащие слои различного состояния и химического состава. Кроме этого, в число управляющих параметров установки входят: время разряда в сторону его уменьшения, температура подложек (от комнатной до 1000°С) и их ориентация в пространстве, величины разрядного тока и индукции магнитного поля, напряжение питания ускорителя.The accelerator is located in an evacuated volume. The accelerator channel is formed by two flat dielectric disks 8 and 9 with a diameter of 200 mm, located with a gap of 20 mm. In the center of the channel there is an axisymmetric supersonic nozzle (cathode) 10 with an outer diameter of 70 mm, the shape of which forms a prechamber in the center and a disk-shaped expanding supersonic part along the periphery. The critical section of the nozzle is 5-0.1 mm at a distance of 17 mm from the center. The anodes 12 are mounted into dielectric disks 8 and 9 at their periphery. Magnetic field B is created by solenoids 13. In the cylinder 14 there is a transport gas, in the cylinder 15 there is a compressed gas pushing the piston of the cylinder containing the liquid precursor 4. The amorphous or polycrystalline state of the precursors 4 introduced into the mixer-evaporator 16 can also be either gaseous, and solid in the form of fine particles, depending on the amorphous or polycrystalline state of the precursors, the design of the mixer is selected. It is only necessary that at the outlet 11 of the nozzle the precursors are in a gaseous state in sufficient quantity. In the mixer-evaporator 16, the liquid precursor 4 evaporates and its vapors are mixed with the transport gas entering the mixer after the valves are opened. Plasma acceleration occurs when the capacitor bank is discharged through the gap between the anodes 12 and the cathode-nozzle 10. The accelerated plasma flow 6 expands and cools after flowing out of the accelerator channel into the evacuated space (not shown in Fig. 2). At a distance d determined experimentally from the cut (outlet) of the accelerator channel, substrate 7 (the surface to be processed) is located. The value of d determines the state (amorphous or polycrystalline) of the resulting coating and its growth rate. Thus, the device allows, depending on the purpose, to obtain coatings of various states, including successive layers of different states and chemical compositions. In addition, the control parameters of the installation include: the discharge time in the direction of its reduction, the temperature of the substrates (from room to 1000°C) and their orientation in space, the magnitude of the discharge current and magnetic field induction, and the accelerator supply voltage.
При проведении эксперимента на установке были достигнуты следующие параметры: при давлении газа (метан) в форкамере 0,4 МПа, напряжении питания 3 кВ, емкости батареи конденсаторов 14 мФ, времени разряда 48 мс скорость плазмы на выходе из ускорителя может достигать 10 км/с.When conducting the experiment at the installation, the following parameters were achieved: with a gas pressure (methane) in the prechamber of 0.4 MPa, a supply voltage of 3 kV, a capacitor bank capacity of 14 mF, a discharge time of 48 ms, the plasma speed at the exit of the accelerator can reach 10 km/s .
На фиг. 3, 4, 5 изображены фотографии различных покрытий, полученных плазменным способом.In fig. 3, 4, 5 show photographs of various coatings obtained by plasma.
На фиг. 3 и 4 - демонстрируется влияние величины d на морфологию покрытия из титана. В качестве транспортного газа применялся азот, а прекурсоров хлорид титана и водород для связывания хлора, образующегося при диссоциации хлорида титана. Исходное агрегатное состояние хлорида титана жидкость.In fig. 3 and 4 demonstrate the influence of the d value on the morphology of the titanium coating. Nitrogen was used as a transport gas, and titanium chloride and hydrogen were used as precursors to bind chlorine formed during the dissociation of titanium chloride. The initial state of aggregation of titanium chloride is liquid.
На фиг. 5 показано образование покрытия из нано кристаллов карбида кремния, образующегося из смеси метана и моносилана. В качестве транспортного газа применялся аргон.In fig. Figure 5 shows the formation of a coating of silicon carbide nanocrystals formed from a mixture of methane and monosilane. Argon was used as a transport gas.
Во всех приведенных примерах давление транспортного газа 6 составляло величину 0,4 МПа, зазор δ=0,07 мм, покрытие наносилось на кремниевую подложку. В обоих случаях толщина образовавшегося покрытия составила 180 нм, покрытие нарастало со скоростью около 3,6 мкм/с.In all the examples given, the pressure of the transport gas 6 was 0.4 MPa, the gap was δ=0.07 mm, and the coating was applied to a silicon substrate. In both cases, the thickness of the resulting coating was 180 nm, and the coating grew at a rate of about 3.6 μm/s.
На Фиг. 3 - расстояние d=140 мм, демонстрирует образование аморфного покрытия при натекании на поверхность гомогенного плазменного потока. Образуется относительно гладкая поверхность.In FIG. 3 - distance d=140 mm, demonstrates the formation of an amorphous coating when a homogeneous plasma flow flows onto the surface. A relatively smooth surface is formed.
На Фиг. 4 - транспортный газ азот, прекурсор хлорид титана, расстояние d=340 мм., демонстрирует образование покрытия, состоящего из наноразмерных кристаллов с характерным размером 50 нм при натекании на поверхность гетерогенного плазменного потока.In FIG. 4 - transport gas nitrogen, precursor titanium chloride, distance d=340 mm, demonstrates the formation of a coating consisting of nano-sized crystals with a characteristic size of 50 nm when a heterogeneous plasma flow flows onto the surface.
На Фиг. 5 - покрытие, морфология которого исследовалась с помощью атомно-силовой микроскопии, представляет собой слой нанорокристаллов карбида кремния, образовавшийся при натекании гетерогенного потока, содержащего нанокристаллы карбида кремния в аргоне.In FIG. 5 - coating, the morphology of which was studied using atomic force microscopy, is a layer of silicon carbide nanocrystals formed during the flow of a heterogeneous flow containing silicon carbide nanocrystals in argon.
Во всех примерах на Фиг. 3-5 ускоритель генерирует поток диссоциированного и ионизованного газа. В исходном состоянии прекурсоры могут быть различного фазового состояния, как жидкими, так и газообразными. Пример на Фиг. 3 приводится для обоснования того, что вблизи от ускорителя покрытие образуется из газовой фазы, т.к. конденсация еще не произошла и покрытие аморфное, гладкое. Частицы образуются в ускоренном потоке при его остывании и на достаточно большом расстоянии d, где выполняются условия для конденсации веществ, образующих покрытие. Покрытие неровное, образовано нанокристаллами. Это - объединяющее примеры на Фиг. 4 и 5 обстоятельство.In all examples in FIGS. 3-5 the accelerator generates a stream of dissociated and ionized gas. In the initial state, precursors can be of different phase states, both liquid and gaseous. Example in FIG. 3 is given to justify the fact that near the accelerator the coating is formed from the gas phase, because condensation has not yet occurred and the coating is amorphous and smooth. Particles are formed in an accelerated flow as it cools and at a sufficiently large distance d, where the conditions for condensation of the substances forming the coating are met. The coating is uneven and formed by nanocrystals. This is the unifying examples in FIG. 4 and 5 circumstances.
Источники информацииInformation sources
1. Гизатуллина С.А., Галимова Э.Р. и др., патент RU 23280961. Gizatullina S.A., Galimova E.R. etc., patent RU 2328096
2. «Способ нанесения нанопокрытий и устройство для его осуществления» патент РФ 23713792. “Method of applying nanocoatings and a device for its implementation” RF patent 2371379
3. «Способ получения фракталоподобных структур и устройство для его осуществления», патент РФ 21801603. “Method for obtaining fractal-like structures and a device for its implementation,” RF patent 2180160
4. Поздняков Г.А. Дисковый газофазный магнитогидродинамический ускоритель // Письма в ЖТФ - 2007. - Т. 33 - вып. 11 - 52-56.4. Pozdnyakov G.A. Disk gas-phase magnetohydrodynamic accelerator // Letters to ZhTP - 2007. - T. 33 - issue. 11 - 52-56.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812939C1 true RU2812939C1 (en) | 2024-02-05 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180160C1 (en) * | 2000-07-05 | 2002-02-27 | Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова" | Method and device for producing fractal-like structure |
| RU2403317C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-11-10 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Method of gas-jet application of nano-dimensioned metal polymeric coatings |
| RU2463246C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Unit for producing nanostructured layers on complex shape part surface by laser-plasma treatment |
| JP5187841B2 (en) * | 2008-07-24 | 2013-04-24 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Coating member, method for producing the same, and particles used in the method. |
| RU2561616C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method to produce arrays of aligned carbon nanotubes on substrate surface |
| RU2732330C2 (en) * | 2015-12-23 | 2020-09-15 | Праксайр С.Т. Текнолоджи, Инк. | Improved thermally sprayed coatings on nonsmooth surfaces |
| CN111218638B (en) * | 2020-01-14 | 2020-12-11 | 兰州理工大学 | Abrasion-resistant composite protective coating for hard sealing surface of ball valve and preparation method thereof |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180160C1 (en) * | 2000-07-05 | 2002-02-27 | Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт комплексных испытаний оптико-электронных приборов и систем ВНЦ "ГОИ им. С.И. Вавилова" | Method and device for producing fractal-like structure |
| JP5187841B2 (en) * | 2008-07-24 | 2013-04-24 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Coating member, method for producing the same, and particles used in the method. |
| RU2403317C2 (en) * | 2009-01-19 | 2010-11-10 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Method of gas-jet application of nano-dimensioned metal polymeric coatings |
| RU2463246C1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Unit for producing nanostructured layers on complex shape part surface by laser-plasma treatment |
| RU2561616C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method to produce arrays of aligned carbon nanotubes on substrate surface |
| RU2732330C2 (en) * | 2015-12-23 | 2020-09-15 | Праксайр С.Т. Текнолоджи, Инк. | Improved thermally sprayed coatings on nonsmooth surfaces |
| CN111218638B (en) * | 2020-01-14 | 2020-12-11 | 兰州理工大学 | Abrasion-resistant composite protective coating for hard sealing surface of ball valve and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vardelle et al. | The 2016 thermal spray roadmap | |
| Grigoriev et al. | Specific features of the structure and properties of arc-PVD coatings depending on the spatial arrangement of the sample in the chamber | |
| Toyoda et al. | Gas cluster ion beam equipment and applications for surface processing | |
| CN102105621B (en) | Ceramic coating with plasma resistance | |
| US20240043142A1 (en) | Sources for plasma assisted electric propulsion | |
| WO2002005969A2 (en) | Apparatus and method for synthesizing films and coatings by focused particle beam deposition | |
| Daniel et al. | Novel Nanocomposite Coatings: Advances and Industrial Applications | |
| RU2455119C2 (en) | Method to produce nanoparticles | |
| Kersten et al. | Complex (dusty) plasmas: Examples for applications and observation of magnetron-induced phenomena | |
| Kersten et al. | Examples for application and diagnostics in plasma–powder interaction | |
| RU2200058C1 (en) | Method of performing homogeneous and heterogeneous reactions by means of plasma | |
| Lee et al. | Fragmentation behavior of Y2O3 suspension in axially fed suspension plasma spray | |
| RU2380195C1 (en) | Method for production of metal or semiconductor nanoparticles deposited on carrier | |
| RU2371379C1 (en) | Plating method of nano-coating and device for its implementation | |
| Sanzone et al. | Scaling up of cluster beam deposition technology for catalysis application | |
| RU2812939C1 (en) | Method for plasma production of coating from nano-sized particles and device for plasma production of coating from nano-sized particles for implementing method | |
| Baranov et al. | TiN deposition and morphology control by scalable plasma-assisted surface treatments | |
| CN110670043B (en) | Film deposition method based on gas cluster ion beam sputtering | |
| KR101336755B1 (en) | Thin film coating method of hard metal | |
| De Toro et al. | Types of Cluster Sources | |
| Trottenberg et al. | Feasibility of electrostatic microparticle propulsion | |
| Gspann | Microstructuring by nanoparticle impact lithography | |
| Ramos et al. | High‐Flux DC Magnetron Sputtering | |
| Haberland et al. | A new low temperature thin film deposition process: Energetic cluster impact (ECI) | |
| US20230207278A1 (en) | Atomic layer deposition coated powder coating for processing chamber components |