Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2416673C2 - Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device - Google Patents

Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device Download PDF

Info

Publication number
RU2416673C2
RU2416673C2 RU2009115827/02A RU2009115827A RU2416673C2 RU 2416673 C2 RU2416673 C2 RU 2416673C2 RU 2009115827/02 A RU2009115827/02 A RU 2009115827/02A RU 2009115827 A RU2009115827 A RU 2009115827A RU 2416673 C2 RU2416673 C2 RU 2416673C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
working gas
flow
reaction chamber
radiation
Prior art date
Application number
RU2009115827/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009115827A (en
Inventor
Сергей Николаевич Багаев (RU)
Сергей Николаевич Багаев
Геннадий Николаевич Грачев (RU)
Геннадий Николаевич Грачев
Александр Леонидович Смирнов (RU)
Александр Леонидович Смирнов
Павел Юрьевич Смирнов (RU)
Павел Юрьевич Смирнов
Виктор Николаевич Демин (RU)
Виктор Николаевич Демин
Тамара Павловна Смирнова (RU)
Тамара Павловна Смирнова
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Сибирское Отделение Ран Институт Лазерной Физики
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 Учреждение Российской Академии Наук Сибирское Отделение Ран Институт Лазерной Физики filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Сибирское Отделение Ран Институт Лазерной Физики
Priority to RU2009115827/02A priority Critical patent/RU2416673C2/en
Publication of RU2009115827A publication Critical patent/RU2009115827A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2416673C2 publication Critical patent/RU2416673C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: according to procedure there is formed flow of working gas containing gas-carrier and chemically active reagents. The flow is directed onto treated surface at pressure as high as 0.5 at. Also, the flow is subjected to laser pulse-periodic radiation to generate laser plasma in a focus of laser beam. The device for realisation of this procedure consists of a reaction chamber with a gadget for positioning a treated object and with inputs for gas flow and laser radiation, of facility for forming flow of working gas in the reaction chamber, of a pulse-periodic laser and also of a facility for transmitting laser radiation into the reaction chamber and beam focusing.
EFFECT: increased wear, impact, chemical and corrosion resistance of coating.
10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологиям получения микро- и/или наноструктурированных защитных и функциональных покрытий на поверхностях деталей машин и механизмов, трубопроводов и насосов, элементов корпусов, функциональных и несущих металлоконструкций, отвечающих за основные характеристики, межремонтный и полный ресурс конечного продукта или технической системы для многократного увеличения износостойкости, ударопрочности, химической и коррозионной устойчивости.The invention relates to technologies for producing micro- and / or nanostructured protective and functional coatings on the surfaces of machine parts and mechanisms, pipelines and pumps, housing elements, functional and load-bearing metal structures responsible for the main characteristics, overhaul and full life of the final product or technical system for multiple increase wear resistance, impact resistance, chemical and corrosion resistance.

Металлические поверхности, стойкие к износу и ударам, химическому и окислительному воздействию, необходимы для разнообразного использования, например в машиностроении, автоматике, сельском хозяйстве, железнодорожной промышленности, самолетостроении, химической, нефтедобывающей и других отраслях промышленности. Стоимость восстановления изношенных поверхностей деталей машин и механизмов, трубопроводов, их элементов весьма значительна. Для снижения изнашивания поверхностей при трении и предупреждения коррозии традиционно используют смазочное масло. Также для упрочнения поверхности повсеместно используют азотирование, при выполнении которого применяются ванны с солями цианидов. Однако все эти технологии не только дороги сами по себе, но и опасны для окружающей среды.Metal surfaces, resistant to wear and tear, chemical and oxidative effects, are necessary for various uses, for example, in mechanical engineering, automation, agriculture, railway industry, aircraft manufacturing, chemical, oil and other industries. The cost of restoring worn surfaces of machine parts and mechanisms, pipelines, their elements is very significant. To reduce wear of surfaces during friction and to prevent corrosion, lubricating oil is traditionally used. Also, to harden the surface, nitriding is commonly used, during which baths with cyanide salts are used. However, all these technologies are not only expensive in themselves, but also dangerous for the environment.

Для предотвращения разрушения от коррозии и ударов основных поверхностей альтернативным решением может быть их покрытие защитным слоем, при этом сами поверхности остаются в неприкосновенности. Однако такие покрытия могут существенно повысить вес узлов и механизмов. Хотя стоимость защиты поверхности от механического износа велика, еще выше стоимость защиты от коррозии и химического воздействия. Немецкая компания AUDI предложила лазерную систему, в которой используется ультрафиолетовый эксимерный лазер для модификации структуры поверхности и/или химического состава, чтобы создать защитное покрытие на поверхности двигателя. Такая система вращает блок двигателя, а лазер остается неподвижным. Это неэффективно, с точки зрения обработки изогнутых поверхностей, и имеет высокую стоимость. По этим причинам использование такого способа и системы ограничено.To prevent damage from corrosion and impact of the main surfaces, an alternative solution is to cover them with a protective layer, while the surfaces themselves remain intact. However, such coatings can significantly increase the weight of nodes and mechanisms. Although the cost of protecting the surface from mechanical wear is high, the cost of protecting against corrosion and chemical attack is even higher. The German company AUDI has proposed a laser system that uses an ultraviolet excimer laser to modify the surface structure and / or chemical composition to create a protective coating on the surface of the engine. Such a system rotates the engine block, and the laser remains stationary. It is inefficient from the point of view of processing curved surfaces, and has a high cost. For these reasons, the use of such a method and system is limited.

Известен способ получения металлического карбида и подобной алмазу защитной карбоновой композитной пленки, включающий снабжение инертным газом вакуумной камеры, имеющей вакуумный насос для создания селективного разрежения в вакуумной камере и вход для газа, расположение в камере субстрата и углеродной графитовой цели, снабжение средства для генерирования потока металлических атомов внутри камеры и генерирование потока металлических атомов прямо на названный субстрат, направление лазерного луча на названную углеродную графитовую цель, чтобы генерировать поток атомов углерода на названный субстрат, где поток атомов углерода возле поверхности формирует композитную пленку металлического карбида в подобной алмазу углеродной матрице [Патент США №H1 924, МПК С23С 14/06]. В результате на обрабатываемой поверхности образуется тонкая прочная пленка.A known method of producing metal carbide and a diamond-like protective carbon composite film, comprising supplying an inert gas to a vacuum chamber having a vacuum pump to create selective vacuum in the vacuum chamber and an inlet for gas, arranging a substrate and carbon graphite target in the chamber, providing means for generating a flow of metal atoms inside the chamber and generating a stream of metal atoms directly on the named substrate, the direction of the laser beam on the named carbon graphite spruce to generate a stream of carbon atoms on the named substrate, where a stream of carbon atoms near the surface forms a composite film of metal carbide in a diamond-like carbon matrix [US Patent No. H1 924, IPC C23C 14/06]. As a result, a thin, strong film is formed on the treated surface.

Этот способ является ближайшим аналогом предлагаемого и принят за прототип изобретения. К недостаткам прототипа относится его ограниченность созданием только одного типа покрытия на металлической поверхности.This method is the closest analogue of the proposed and adopted as a prototype of the invention. The disadvantages of the prototype include its limited creation of only one type of coating on a metal surface.

Изобретение решает задачу создания такого способа модификации поверхности, который позволяет получать разнообразные высокопрочные покрытия поверхностей.The invention solves the problem of creating such a method of surface modification, which allows to obtain a variety of high-strength surface coatings.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ синтеза высокотвердых покрытий, в соответствии с которым формируют поток рабочего газа, содержащего несущий газ и химически активные реагенты, который направляют на обрабатываемую поверхность при давлении не ниже 0.5 атм, при этом на названный поток рабочего газа воздействуют лазерным импульсно-периодическим излучением таким образом, чтобы в фокусе лазерного луча образовалась лазерная плазма, в которой протекают плазмохимические реакции, синтезируются и осаждаются и/или синтезируются на обрабатываемой поверхности целевые химические вещества, образующие покрытие названной обрабатываемой поверхности.The problem is solved by the fact that a method for the synthesis of high hard coatings is proposed, according to which a working gas stream containing a carrier gas and chemically active reagents is formed, which is sent to the treated surface at a pressure of at least 0.5 atm, while the said working gas stream is exposed to a laser pulsed-periodic radiation in such a way that a laser plasma is formed in the focus of the laser beam, in which plasma-chemical reactions proceed, are synthesized and precipitated and / or synthesis ed on the treated surface targeted chemicals forming the coating of said treatment surface.

Лазерное импульсно-периодическое излучение может быть направлено поперек потока рабочего газа и может быть направлено вдоль него.Laser pulsed periodic radiation can be directed across the flow of the working gas and can be directed along it.

В качестве несущего газа могут использоваться инертные газы: аргон, гелий, неон и др. или их смеси, которые не участвуют в протекающих в плазме химических реакциях, а также химически активные газы: кислород, азот и др., которые могут участвовать в протекающих в плазме химических реакциях.As a carrier gas, inert gases can be used: argon, helium, neon, etc., or mixtures of them that do not participate in chemical reactions in the plasma, as well as chemically active gases: oxygen, nitrogen, etc., which can participate in plasma chemical reactions.

Давление в потоке газа предпочтительно поддерживается на уровне атмосферного давления, но в некоторых случаях оно может быть ниже или выше.The pressure in the gas stream is preferably maintained at atmospheric pressure, but in some cases it may be lower or higher.

Химически активные реагенты могут содержаться в рабочем газе в виде газов, паров, микро- и/или наноаэрозолей, в том числе в виде стехиометрической смеси различных аэрозолей, в том числе тугоплавких.Reactive chemicals may be contained in the working gas in the form of gases, vapors, micro- and / or nanoaerosols, including as a stoichiometric mixture of various aerosols, including refractory ones.

Обрабатываемая поверхность во время осаждения на нее химически активных реагентов может перемещаться, если это необходимо.The treated surface during the deposition of chemically active reagents on it can move, if necessary.

Способ основан на зажигании лазерной плазмы в скоростном потоке несущего газа, содержащего химически активные реагенты, ее поддержании и управлении ею, а также осуществлении плазмохимических реакций как непосредственно в названной плазме, так и на поверхности обрабатываемого объекта с целью синтеза и осаждения микро- и/или наноструктурированных функциональных покрытий.The method is based on the ignition of a laser plasma in a high-speed flow of a carrier gas containing chemically active reagents, its maintenance and control, as well as the implementation of plasma-chemical reactions both directly in the named plasma and on the surface of the treated object for the purpose of synthesis and deposition of micro- and / or nanostructured functional coatings.

Например, способ применим для осаждения высокотвердых покрытий из карбонитридных соединений кремния (SiCN) или бора (BCN) путем образования лазерной плазмы в скоростном потоке рабочего газа с применением реагирующих компонентов в виде газов, паров, микро- и/или наноаэрозолей и позиционированием поверхности обрабатываемого объекта относительно потока рабочего газа.For example, the method is applicable for the deposition of high-hardness coatings from silicon carbonitride compounds (SiCN) or boron (BCN) by forming a laser plasma in a high-speed working gas stream using reactive components in the form of gases, vapors, micro- and / or nanoaerosols and positioning the surface of the treated object relative to the flow of the working gas.

Этот способ может быть осуществлен с использованием предлагаемого устройства. За прототип предлагаемого устройства принято устройство для получения металлического карбида и подобной алмазу защитной карбоновой композитной пленки, включающее вакуумную камеру, имеющую вход для газа, вакуумный насос для создания селективного разряжения в вакуумной камере, средство позиционирования в камере субстрата и углеродной графитовой цели, средство для генерирования потока металлических атомов внутри камеры и генерирование потока металлических атомов на названный субстрат, источник лазерного излучения [Патент США №H1 924, МПК С23С 14/06].This method can be carried out using the proposed device. A device for producing metal carbide and a diamond-like protective carbon composite film, including a vacuum chamber having a gas inlet, a vacuum pump for creating selective discharge in a vacuum chamber, positioning means in a substrate chamber and a carbon graphite target, means for generating the flux of metal atoms inside the chamber and generating a flux of metallic atoms on the named substrate, a laser radiation source [US Patent No. H1 924, M By S23S 14/06].

Устройство для получения высокотвердых покрытий упомянутым способом включает реакционную камеру со средством позиционирования обрабатываемого объекта, входом для потока рабочего газа и входом для лазерного излучения, источник рабочего газа, средство формирования потока рабочего газа в реакционной камере, импульсно-периодический лазер, а также средство доставки лазерного излучения в реакционную камеру и фокусировки луча.A device for producing highly hard coatings by the aforementioned method includes a reaction chamber with means for positioning the treated object, an input for a working gas flow and an input for laser radiation, a working gas source, means for generating a working gas flow in the reaction chamber, a pulse-periodic laser, and a laser delivery means radiation into the reaction chamber and focusing the beam.

Устройство также может содержать средство управления - управляющий процессор.The device may also contain a control tool - a control processor.

На фиг.1 приведен первый вариант устройства для синтеза покрытий.Figure 1 shows the first embodiment of a device for the synthesis of coatings.

На фиг.2 приведен второй вариант устройства для синтеза покрытий.Figure 2 shows a second embodiment of a device for the synthesis of coatings.

На фиг.3 приведена последовательность стадий осуществления способа синтеза покрытий.Figure 3 shows the sequence of stages of the method of synthesis of coatings.

На фиг.1 и фиг.2 следующие позиции означают:In figure 1 and figure 2, the following positions mean:

10 - устройство для осуществления способа с поперечным расположением лазерного излучения относительно потока рабочего газа;10 - a device for implementing the method with a transverse arrangement of laser radiation relative to the flow of the working gas;

12 - покрытие;12 - coating;

14 - обрабатываемый объект;14 - the processed object;

15 - термостат;15 - thermostat;

16 - лазерная плазма;16 - laser plasma;

17 - средство перемещения обрабатываемого объекта;17 - means of moving the processed object;

18 - поток рабочего газа;18 - flow of working gas;

19 - продукты плазмохимических реакций, активированные соединения и зародыши наночастиц;19 - products of plasma-chemical reactions, activated compounds and nuclei of nanoparticles;

20 - импульсно-периодический лазер;20 - pulse-periodic laser;

22 - оптическая система для транспортировки и фокусировки лазерного луча;22 - an optical system for transporting and focusing a laser beam;

23 - оптическое окно для входа в реакционную камеру лазерного излучения;23 is an optical window for entering the laser radiation reaction chamber;

24 - реакционная камера;24 - reaction chamber;

25 - оптическое окно;25 - optical window;

26 - лазерное излучение;26 - laser radiation;

27 - защитная полость;27 - a protective cavity;

28 - средство формирования потока рабочего газа;28 - means for forming a working gas stream;

29 - поток защитного газа;29 - a stream of protective gas;

30 - средство управления;30 - management tool;

32, 33 - системы измерения и контроля характеристик лазерного излучения;32, 33 - systems for measuring and monitoring the characteristics of laser radiation;

34 - система измерения и контроля характеристик излучения лазерной плазмы;34 - a system for measuring and monitoring the characteristics of laser plasma radiation;

35 - регулируемый вентиль35 - adjustable valve

36 - регулируемый вентиль;36 - adjustable valve;

37 - регулируемый вентиль;37 - adjustable valve;

38 - регулируемый вентиль;38 - adjustable valve;

40 - средство подготовки химических реагентов для рабочего газа;40 - a means of preparing chemicals for the working gas;

42 - средство подачи несущего газа;42 - carrier gas supply means;

44 - источник газа-носителя;44 - source of carrier gas;

100 - устройство для осуществления способа с продольным расположением лазерного излучения относительно потока рабочего газа;100 - a device for implementing the method with a longitudinal arrangement of laser radiation relative to the flow of the working gas;

102 - элемент реакционной камеры, обеспечивающий малый зазор с поверхностью обрабатываемого объекта 14;102 - element of the reaction chamber, providing a small gap with the surface of the processed object 14;

104 - поток отработанного рабочего газа.104 - flow of exhaust gas.

На фиг.1 показано устройство 10, предназначенное для синтеза высокотвердых покрытий 12 на поверхности обрабатываемого объекта 14 путем активации исходных реагентов в лазерной плазме 16 при поперечном взаимном расположении потока рабочего газа и лазерного излучения.Figure 1 shows a device 10 designed for the synthesis of high hard coatings 12 on the surface of the treated object 14 by activating the starting reagents in the laser plasma 16 with a transverse mutual arrangement of the flow of the working gas and laser radiation.

Излучение 26 импульсно-периодического лазера 20 оптической системой 22 для транспортировки и фокусировки лазерного луча направляется в рабочую камеру 24 и фокусируется в скоростном потоке 18 рабочего газа, состоящего из несущего газа и химически активных реагентов. В области максимальной фокусировки лазерного луча должна быть обеспечена интенсивность выше пороговой для зажигания лазерной плазмы 16 (54, 60 фиг.3). Например, для СO2 лазера уровень интенсивности излучения в зависимости от вида газа-носителя (аргон, гелий, неон, азот, кислород и др.) и вида реагентов (пары, аэрозоли) обычно находится в диапазоне 1-1000 МВт/см2, но этот диапазон может быть и шире. Не вдаваясь в детали физических и физико-химических механизмов, процесс синтеза (60 фиг.3) покрытия 12 можно разделить на четыре основные стадии.The radiation 26 of the repetitively pulsed laser 20 by the optical system 22 for transporting and focusing the laser beam is directed into the working chamber 24 and is focused in the high-speed stream 18 of the working gas, consisting of a carrier gas and chemically active reagents. In the region of maximum focusing of the laser beam, an intensity above the threshold for ignition of the laser plasma 16 should be ensured (54, 60 of Fig. 3). For example, for a CO 2 laser, the level of radiation intensity depending on the type of carrier gas (argon, helium, neon, nitrogen, oxygen, etc.) and the type of reagents (vapors, aerosols) is usually in the range of 1-1000 MW / cm 2 . but this range may be wider. Without going into details of physical and physicochemical mechanisms, the synthesis process (60 of FIG. 3) of coating 12 can be divided into four main stages.

Стадия 1 (62 фиг.3): во время облучения потока рабочего газа 18 лазерным импульсом происходит образование лазерной плазмы 16 с быстрым ее нагреванием до температуры 15-25 тысяч градусов Цельсия, ионизация и диссоциация (если несущий газ молекулярный или исходные химические реагенты присутствуют в рабочем газе в виде молекулярных газов, паров и пр.), испарение (в том числе абляция) микро- и/или наночастиц химических реагентов, если они находятся в рабочем газе в виде аэрозолей, с последующей диссоциацией и ионизацией.Stage 1 (62 figure 3): during the irradiation of the working gas stream 18 with a laser pulse, a laser plasma 16 is formed with its rapid heating to a temperature of 15-25 thousand degrees Celsius, ionization and dissociation (if the carrier gas is molecular or the initial chemical reagents are present working gas in the form of molecular gases, vapors, etc.), evaporation (including ablation) of micro- and / or nanoparticles of chemical reagents, if they are in the working gas in the form of aerosols, followed by dissociation and ionization.

Стадия 2 (64 фиг.3) - эта стадия частично совпадает по времени с первой стадией: происходит сверхзвуковое (ударно-волновое) расширение лазерной плазмы, которое сопровождается нагреванием дополнительных, граничных с плазмой, областей рабочего газа, в том числе их диссоциация, ионизация и активация, выравниванием давления плазмы с давлением окружающего газа и общим охлаждением плазмы до температуры в 2-3 раза ниже температуры плазмы в стадии образования. Скорость охлаждения в этой стадии может достигать 10 Г°К/сек и более.Stage 2 (64 figure 3) - this stage partially coincides in time with the first stage: there is a supersonic (shock-wave) expansion of the laser plasma, which is accompanied by heating of additional areas of the working gas bordering the plasma, including their dissociation, ionization and activation, by equalizing the plasma pressure with the pressure of the surrounding gas and general cooling of the plasma to a temperature 2-3 times lower than the temperature of the plasma at the stage of formation. The cooling rate in this stage can reach 10 G ° K / s or more.

Стадия 3 (66 фиг.3): происходит дальнейшее остывание лазерной плазмы за счет турбулентного перемешивания с окружающим газом, радиационного теплообмена и конвективного выноса на поверхность объекта. На этой стадии интенсивно протекают плазмохимические реакции, которые приводят к образованию высокоактивированных соединений и зародышей наночастиц, в том числе нанокластеров, нанокристаллитов и т.п., как показано на фиг.1, поз.19.Stage 3 (66 figure 3): there is a further cooling of the laser plasma due to turbulent mixing with the surrounding gas, radiation heat transfer and convective removal to the surface of the object. At this stage, plasma-chemical reactions proceed intensively, which lead to the formation of highly activated compounds and nuclei of nanoparticles, including nanoclusters, nanocrystallites, etc., as shown in Fig. 1, item 19.

Стадия 4 (68 фиг.3): происходит гетерогенный синтез покрытия 12 на поверхности обрабатываемого объекта 14, при котором образованные в плазме и принесенные потоком рабочего газа активированные наночастицы являются зародышами нанокристаллических «зерен» в объеме аморфной матрицы, синтезируемой из активированных атомов и соединений, в том числе нанокластеров.Stage 4 (68 figure 3): a heterogeneous synthesis of the coating 12 occurs on the surface of the treated object 14, in which the activated nanoparticles formed in the plasma and brought by the working gas stream are the nuclei of nanocrystalline "grains" in the volume of an amorphous matrix synthesized from activated atoms and compounds, including nanoclusters.

Подбором частоты следования ƒ и энергии лазерных импульсов Е, а также скорости V и массового расхода m потока рабочего газа 18 можно обеспечить близкое к полному, а в некоторых случаях и полное преобразование рабочего газа в, по крайней мере, частично ионизованную плазму с активированными исходными реагентами. В таком случае геометрия сечения потока рабочего газа 18 элементом 28 реакционной камеры 24 осуществляется близкой к размерам лазерной плазмы после завершения стадии 2, а предпочтительная скорость потока V устанавливается не более произведения частоты следования лазерных импульсов ƒ на размер лазерной плазмы в направлении потока после завершения стадии 2.The selection of the repetition rate ƒ and the energy of the laser pulses E, as well as the velocity V and the mass flow rate m of the working gas stream 18 can provide close to complete, and in some cases complete conversion of the working gas into at least partially ionized plasma with activated starting reagents . In this case, the geometry of the cross section of the working gas stream 18 by the element 28 of the reaction chamber 24 is close to the size of the laser plasma after the completion of stage 2, and the preferred flow rate V is set no more than the product of the laser pulse repetition rate ƒ and the size of the laser plasma in the direction of the stream after the completion of stage 2 .

Например, для СO2 лазера, обеспечивающего ƒ в диапазоне 5-100 кГц и энергию Е в диапазоне 0,5-0,05 Дж, предпочтительная скорость потока рабочего газа с ростом частоты ƒ может быть в диапазоне от 30 до 300 м/с для случая, когда лазерное излучение направлено поперечно потоку рабочего газа (фиг.1) и в диапазоне 100-1000 м/с для случая, когда лазерное излучение направлено вдоль потока рабочего газа (фиг.2).For example, for a CO 2 laser providing ƒ in the range of 5-100 kHz and energy E in the range of 0.5-0.05 J, the preferred working gas flow rate with increasing frequency ƒ can be in the range from 30 to 300 m / s for cases when the laser radiation is directed transversely to the flow of the working gas (figure 1) and in the range of 100-1000 m / s for the case when the laser radiation is directed along the flow of the working gas (figure 2).

Однако указанные диапазоны не являются обязательными и могут быть расширены. Например, при использовании исходных реагентов в виде микроаэрозолей предпочтительная скорость потока рабочего газа V может быть значительно и даже многократно снижена для увеличения времени действия лазерного излучения и плазмы.However, these ranges are optional and may be extended. For example, when using the starting reagents in the form of microaerosols, the preferred working gas flow rate V can be significantly and even many times reduced to increase the duration of the action of laser radiation and plasma.

Для экономически эффективной, высокопроизводительной реализации лазерно-плазменного способа синтеза покрытия предпочтителен лазер или лазерная система 20 с высокой частотой следования лазерных импульсов - более 1000 Гц (в некоторых случаях эта частота может быть ниже), имеющие такую мощность лазерных импульсов, чтобы происходило образование лазерной плазмы 16 в фокусе луча 26. Например, в одном из успешных воплощений применялся СO2 лазер с частотой следования импульсов от сотен Гц до 100 кГц и импульсной мощностью на уровне десятков и сотен кВт. Могут применяться также лазеры других типов - как газовые, так и твердотельные с другими диапазонами мощностей.For a cost-effective, high-performance implementation of the laser-plasma coating synthesis method, a laser or a laser system 20 with a high laser pulse repetition rate of more than 1000 Hz (in some cases this frequency may be lower) having laser pulse power such that laser plasma is formed is preferable 16 in the focus of the beam 26. For example, in one of the successful embodiments, a CO 2 laser was used with a pulse repetition rate from hundreds of Hz to 100 kHz and a pulsed power of tens and hundreds of kV t Other types of lasers can be used - both gas and solid-state with other power ranges.

Оптическая система 22 предназначена для транспортировки и фокусировки лазерного излучения, а также для направления части излучения (как правило, незначительной) в системы измерения и контроля характеристик лазерного излучения 32, 33 и излучения лазерной плазмы 34. Например, система 22 может состоять из нескольких зеркал, в том числе подвижных, обеспечивающих перемещение лазерного луча, в том числе с перемещающейся у поверхности обрабатываемого объекта реакционной камерой, фокусировку луча в потоке рабочего газа 18 в реакционной камере 24, а также для поочередного направления лазерного луча в разные реакционные камеры, если устройство имеет несколько реакционных камер. В другом воплощении изобретения система для транспортировки и фокусировки лазерного излучения 22 может включать оптическое волокно для транспортировки лазерного излучения на одном или нескольких участках оптического тракта.The optical system 22 is designed to transport and focus the laser radiation, as well as to direct part of the radiation (usually insignificant) to the systems for measuring and monitoring the characteristics of laser radiation 32, 33 and laser plasma radiation 34. For example, system 22 may consist of several mirrors, including movable ones, which ensure the movement of the laser beam, including a reaction chamber moving at the surface of the object being processed, focusing the beam in the flow of working gas 18 in the reaction chamber 24, and that same for alternately directing the laser beam in different reaction chambers, if the device has a plurality of reaction chambers. In another embodiment of the invention, a system for transporting and focusing laser radiation 22 may include an optical fiber for transporting laser radiation in one or more sections of the optical path.

В предпочтительных вариантах воплощения система 22 содержит одно или несколько полупрозрачных частично отражающих элементов, например оптические клинья с плоскими поверхностями, через которые проходит лазерный луч, для отражения части излучения в системы 32, 34, а также по меньшей мере одну линзу для фокусировки луча или согласования участков оптического тракта.In preferred embodiments, system 22 comprises one or more translucent partially reflective elements, such as optical wedges with flat surfaces through which the laser beam passes, to reflect part of the radiation into systems 32, 34, and at least one lens for focusing the beam or matching sections of the optical path.

Оптическая система 22 направляет излучение лазера на входное окно 23 реакционной камеры 24, которое может быть выполнено в форме линзы. Фокусирующийся лазерный луч 26b проходит внутри защитной полости 27, в которую для значительного снижения, вплоть до полного устранения, поглощения лазерной энергии потоком рабочего газа 18 на участке луча перед плазмой, а также для предохранения входного окна 23 от нежелательного воздействия смеси 18 и плазмы, в частности продуктов абляции, подается защитный газ 29, как правило, несущий газ под давлением, незначительно, на 0,01-10 кПа, превышающим давление в реакционной камере 24.The optical system 22 directs the laser radiation to the input window 23 of the reaction chamber 24, which can be made in the form of a lens. The focusing laser beam 26b passes inside the protective cavity 27, into which, to significantly reduce, until completely eliminating, the absorption of laser energy by the flow of the working gas 18 in the beam section in front of the plasma, as well as to protect the entrance window 23 from the undesirable effects of the mixture 18 and the plasma, particular ablation products, shielding gas 29 is supplied, typically a carrier gas under pressure, slightly by 0.01-10 kPa, exceeding the pressure in the reaction chamber 24.

Прошедшее поток рабочего газа лазерное излучение 26с направляется через окно 25 в систему измерения и контроля 33.The transmitted laser gas stream 26c is directed through the window 25 to the measurement and control system 33.

В некоторых вариантах воплощения устройства 10 (фиг.1) вместо окна 25 или системы 33 может располагаться охлаждаемый поглотитель, например калориметр, а в некоторых других вариантах воплощения устройства 100 (фиг.2) окно 25 и система 33 отсутствуют.In some embodiments of device 10 (FIG. 1), a cooled absorber, such as a calorimeter, may be located in place of window 25 or system 33, and in some other embodiments of device 100 (FIG. 2), window 25 and system 33 are missing.

Реакционная камера 24 может быть как герметизированной, как показано для некоторых вариантов воплощения 10 (фиг.1), так и может иметь открытый выход газа, как показано для некоторых вариантов 100 (фиг.2).The reaction chamber 24 may be either sealed, as shown for some embodiments 10 (FIG. 1), or may have an open gas outlet, as shown for some embodiments 100 (FIG. 2).

Конструкция реакционной камеры 24, кроме окна 23 для ввода лазерного луча, может содержать окна для диагностики лазерного луча, лазерной плазмы 16 и получаемого покрытия 12, например, для видеоконтроля или оптической пирометрии.The design of the reaction chamber 24, in addition to the window 23 for inputting the laser beam, may include windows for diagnosing the laser beam, laser plasma 16 and the resulting coating 12, for example, for video monitoring or optical pyrometry.

Для формирования сечения потока рабочего газа 18, близкого к размерам лазерной плазмы 16, после завершения стадии 2 способа (64 на фиг.3) выходное отверстие или сопло средства формирования потока рабочего газа 28 реакционной камеры 24 может быть щелевидным продолговатым со стороной, имеющей больший размер, ориентированной вдоль лазерного луча, для вариантов воплощения с поперечным расположением лазерного луча относительно потока рабочего газа (фиг.1) или может быть близким к круглому, для вариантов воплощения с продольным расположением лазерного луча (фиг.2).To form a cross-section of the working gas stream 18 close to the dimensions of the laser plasma 16, after the completion of stage 2 of the method (64 in FIG. 3), the outlet or nozzle of the means for forming the working gas stream 28 of the reaction chamber 24 may be slotted oblong with the side having a larger size oriented along the laser beam, for embodiments with a transverse arrangement of the laser beam relative to the flow of the working gas (Fig. 1) or may be close to round, for embodiments with a longitudinal arrangement of the laser th beam (2).

Корпус реакционной камеры 24 и теплонапряженные элементы конструкции 27, 28, 17 и другие могут принудительно охлаждаться водой или другим хладагентом.The body of the reaction chamber 24 and the heat-stressed structural elements 27, 28, 17 and others can be forced to cool with water or other refrigerant.

Система подготовки химических реагентов 40 может состоять из одной или нескольких подсистем (не показаны) с разными вариантами исполнения и различными видами реагентов (газы, пары, аэрозоли).The chemical preparation system 40 may consist of one or more subsystems (not shown) with different versions and different types of reagents (gases, vapors, aerosols).

Например, в одном из воплощений устройства для подачи реагентов в виде паров гексаметилдисилазана испарение производится в среде несущего газа, который подается через регулируемый вентиль 38 из общей магистрали названного газа 42, а расход и концентрация примеси регулируются температурой испарителя и расходом газа-носителя через регулируемый вентиль 38. В одном из других удачных воплощений для подачи химических реагентов в виде микро- и/или наноаэрозолей углерода и Si3N4 применяются регулируемые дозаторы микро- или нанопорошков с образованием взвеси с несущим газом.For example, in one embodiment of a device for supplying reagents in the form of hexamethyldisilazane vapors, evaporation is carried out in a carrier gas medium, which is supplied through an adjustable valve 38 from a common gas line 42, and the flow rate and impurity concentration are controlled by the temperature of the evaporator and the flow rate of the carrier gas through the adjustable valve 38. in one successful embodiment, other chemical reagents for supplying a micro- and / or carbon nanospray and Si 3 N 4 used adjustable dosing micro- or nanopowders with images Niemi suspension with a carrier gas.

Температура поверхности обрабатываемого объекта наряду с другими параметрами процесса оказывает значительное влияние на скорость роста, структуру и морфологию, а также свойства синтезируемых покрытий. Поэтому целесообразно располагать обрабатываемый объект 14 на специальных средствах - опорных столах и т.п., которые связаны хорошим тепловым контактом с узлом 15, обеспечивающим функции термостата - нагрев или охлаждение, т.е. поддержания температуры объекта в заданных пределах, контролируемых управляющим процессором 30.The surface temperature of the treated object, along with other process parameters, has a significant effect on the growth rate, structure and morphology, as well as the properties of the synthesized coatings. Therefore, it is advisable to place the processed object 14 on special tools - supporting tables, etc., which are connected by good thermal contact with the node 15, providing thermostat functions - heating or cooling, i.e. maintaining the temperature of the object within the specified limits, controlled by the control processor 30.

Управляющий процессор 30, принимая и обрабатывая сигналы измерительных систем 32, 33, 34 и др., а также узлов 15, 17 через исполнительные устройства и механизмы (не показаны) управляет работой лазера 20, узлов 15, 17 и регулируемых вентилей 35, 36, 37, 38 (возможно некоторых других) и обеспечивает выполнение процесса в соответствии со стадиями, показанными на фиг.3.The control processor 30, receiving and processing the signals of the measuring systems 32, 33, 34, etc., as well as nodes 15, 17 through actuators and mechanisms (not shown) controls the operation of the laser 20, nodes 15, 17 and adjustable valves 35, 36, 37, 38 (possibly some others) and ensures that the process is carried out in accordance with the steps shown in FIG. 3.

Узел 17 обеспечивает позиционирование и/или относительное перемещение обрабатываемого объекта и, соответственно, области воздействия потока лазерной плазмы на поверхность объекта, которое может быть поступательным, вращательным, комбинированным.The node 17 provides positioning and / or relative movement of the processed object and, accordingly, the area of influence of the laser plasma flow on the surface of the object, which can be translational, rotational, combined.

Более подробно заявляемый способ синтеза покрытий, основные стадии которого показаны на фиг.3, состоит в следующем.In more detail, the claimed method for the synthesis of coatings, the main stages of which are shown in figure 3, is as follows.

В качестве обрабатываемых объектов, используемых для нанесения покрытий по данному способу, могут быть детали различных геометрических форм, состоящие из металлов или сплавов, а также неметаллов (например, керамики, кристаллов и др.), включая детали, состоящие из комбинации металлических и неметаллических частей.As the processed objects used for coating by this method, there can be parts of various geometric shapes, consisting of metals or alloys, as well as non-metals (e.g. ceramics, crystals, etc.), including parts consisting of a combination of metal and non-metal parts .

Подготовка поверхности обрабатываемого объекта к нанесению покрытий в некоторых случаях может быть механической (токарная, фрезерная, пескоструйная обработка, шлифовка и т.п.), в других случаях - химической с применением моющих и/или химических средств, в том числе с применением ультразвуковых устройств и т.п., а также комбинированной. Важно отметить, что во многих случаях предварительной обработки поверхности не требуется, т.к. лазерная плазма в совокупности с лазерным излучением, как показано на фиг.2, оказывают сильное очищающее воздействие поверхности обрабатываемого объекта. Установка и закрепление обрабатываемого объекта 14 в некоторых случаях должна обеспечивать хороший (с малой разницей температур) тепловой контакт с термостатом 15. В некоторых других случаях, когда тепло, передаваемое обрабатываемому объекту в процессе лазерно-плазменного синтеза, нагревает поверхность объекта до температуры в некоторых заданных оптимальных пределах, тепловой контакт может быть плохим или не требоваться работа термостата 15.Surface preparation of the treated object for coating can in some cases be mechanical (turning, milling, sandblasting, grinding, etc.), in other cases, chemical using detergents and / or chemicals, including using ultrasonic devices etc., as well as combined. It is important to note that in many cases surface pretreatment is not required, as laser plasma in combination with laser radiation, as shown in figure 2, have a strong cleaning effect on the surface of the treated object. Installation and fixing of the processed object 14 in some cases should provide good (with a small temperature difference) thermal contact with the thermostat 15. In some other cases, when the heat transferred to the processed object during laser-plasma synthesis heats the surface of the object to a temperature in some specified optimal limits, thermal contact may be poor or thermostat 15 may not be required.

Подготовка реакционной камеры (52 фиг.3), кроме очевидных профилактических чисток или чисток при замене состава реагирующих примесей, заключается в некоторых случаях (фиг.1) в ее герметизации (закрыты управляемые вентили 36, 37, 38, а также некоторые другие, не показанные) и откачке воздуха из ее внутреннего объема через управляемый клапан 35 с последующим напуском в камеру несущего газа. В некоторых других случаях выполняют продувку объема реакционной камеры несущим газом, предпочтительно с многократной (3-10 раз) заменой первоначального воздуха на несущий газ.The preparation of the reaction chamber (52 of Fig. 3), in addition to the obvious preventive cleanings or cleanings when replacing the composition of reactive impurities, consists in some cases (Fig. 1) in its sealing (controlled valves 36, 37, 38 are closed, as well as some others, not shown) and pumping air from its internal volume through a controlled valve 35, followed by inlet of a carrier gas into the chamber. In some other cases, the volume of the reaction chamber is purged with carrier gas, preferably with multiple (3-10 times) replacement of the original air with carrier gas.

Начало лазерно-плазменного процесса 54 состоит в зажигании и поддержании в течение некоторого времени лазерной плазмы 16 в потоке несущего газа (как правило, без химических реагентов) для очистки, активации и установления некоторой предпочтительной температуры поверхности обрабатываемого объекта.The beginning of the laser-plasma process 54 consists in igniting and maintaining for some time the laser plasma 16 in the carrier gas stream (usually without chemicals) to clean, activate and establish some preferred surface temperature of the treated object.

Подача смеси исходных химических реагентов 56 и формирование потока рабочего газа происходят практически одновременно после завершения лазерно-плазменного процесса подготовки поверхности объекта 54 и продолжаются до завершения всего процесса синтеза покрытия.The supply of the mixture of the starting chemical reagents 56 and the formation of the working gas stream occur almost simultaneously after the completion of the laser-plasma process of preparing the surface of the object 54 and continue until the completion of the entire process of coating synthesis.

В качестве составляющих смесей исходных реагентов могут применяться различные химические элементы и соединения в различных агрегатных состояниях.As the constituent mixtures of the starting reagents, various chemical elements and compounds in various states of aggregation can be used.

Например, в некоторых одних удачных воплощениях этого способа для синтеза SiCN покрытий используются пары гексаметилдисилазана SiNH(CH3)6 или смесь микропорошков углерода и Si3N4.For example, in some successful embodiments of this method, pairs of hexamethyldisilazane SiNH (CH 3 ) 6 or a mixture of carbon micropowders and Si 3 N 4 are used to synthesize SiCN coatings.

Кроме того, в способе могут применяться следующие виды летучих кремнийорганических, борорганических и сложных летучих комплексных соединений в качестве исходных реагирующих веществ для получения карбонитридов кремния и бора, простых и сложных тугоплавких окислов металлов. Это: силильные производные несимметричного диметилгидразина (Me2SiHNHNMe2, Me2Si(NHNMe2)2, где Me - метильная группа (СН3)), бромсилазан (Si2NBr(Me)6), B3N3H6, (Me)3N ВН3, бетадикетонатные комплексы металлов и др.In addition, the following types of volatile organosilicon, organoboron and complex volatile complex compounds can be used as starting reactants for the production of silicon and boron carbonitrides, simple and complex refractory metal oxides. These are: silyl derivatives of asymmetric dimethylhydrazine (Me 2 SiHNHNMe 2 , Me 2 Si (NHNMe 2 ) 2 , where Me is a methyl group (CH 3 )), bromosilazane (Si 2 NBr (Me) 6 ), B 3 N 3 H 6 , (Me) 3 N BH 3 , betadiketonate metal complexes, etc.

Лазерно-плазменный синтез покрытия 60 (включающий стадии 62, 64, 66, 68, описанные выше) проводится практически одновременно (со сдвигом на время, необходимое для нанесения начальной области покрытия) с относительным перемещением 70 поверхности обрабатываемого объекта и области воздействия потока лазерной плазмы.Laser-plasma synthesis of coating 60 (including stages 62, 64, 66, 68 described above) is carried out almost simultaneously (with a shift by the time required for applying the initial coating area) with a relative displacement of 70 of the surface of the treated object and the area of influence of the laser plasma stream.

В некоторых других случаях, когда требуется получить область покрытия объекта с меньшими размерами относительно размера области воздействия лазерной плазмы (области синтеза покрытия) могут применяться апертурные маски (не показаны) с отверстиями/прорезями необходимой формы, которые накладываются на поверхность объекта и ограничивают область покрытия объекта.In some other cases, when it is required to obtain an object coverage area with smaller dimensions relative to the size of the laser plasma exposure area (coating synthesis area), aperture masks (not shown) with holes / slots of the required shape that overlap the object surface and limit the object coverage area can be used .

По окончании некоторого заданного процесса синтеза покрытия прекращается подача химических реагентов, а лазерный луч может быть перекрыт или направлен в другую реакционную камеру 74, если устройство лазерно-плазменного синтеза содержит несколько реакционных камер.At the end of some predetermined coating synthesis process, the supply of chemical reagents stops, and the laser beam can be blocked or directed to another reaction chamber 74 if the laser-plasma synthesis device contains several reaction chambers.

В некоторых случаях смена обрабатываемого объекта 76 производится после достаточного времени присутствия обработанного объекта в инертной атмосфере (как правило, в среде несущего газа) для снижения температуры покрытия и поверхности объекта ниже некоторой определенной, при превышении которой возможно нежелательное воздействие воздушной атмосферы.In some cases, the change of the processed object 76 is carried out after a sufficient time of the presence of the treated object in an inert atmosphere (usually in a carrier gas medium) to lower the temperature of the coating and the surface of the object below a certain temperature, exceeding which may cause undesirable exposure to the air atmosphere.

По сравнению с вариантом устройства 10 (фиг.1) в устройстве 100 (фиг.2) фокусирующийся лазерный луч 26в распространяется преимущественно вдоль потока рабочего газа. Область воздействия лазерной плазмы на поверхность обрабатываемого объекта 14 может частично пересекаться в областью воздействия части лазерного луча 26с, в которой происходит дополнительный нагрев и активация поверхности синтезируемого покрытия 12.Compared with a variant of the device 10 (FIG. 1) in the device 100 (FIG. 2), the focusing laser beam 26b propagates mainly along the flow of the working gas. The area of influence of the laser plasma on the surface of the processed object 14 may partially overlap in the area of influence of the part of the laser beam 26c, in which additional heating and activation of the surface of the synthesized coating 12 takes place.

Обрабатываемый объект 14 может располагаться как в герметизированном объеме реакционной камеры 24, как показано на фиг.1, так и вне его, как показано на фиг.2. В таком случае конструкция элемента 102 реакционной камеры должна обеспечивать малый зазор с поверхностью обрабатываемого объекта 14, чтобы поток отработанного газа 104 препятствовал поступлению атмосферного воздуха в зону протекания плазмохимических реакций и синтеза покрытия 12.The processed object 14 can be located both in the sealed volume of the reaction chamber 24, as shown in figure 1, and outside it, as shown in figure 2. In this case, the design of the element 102 of the reaction chamber should provide a small gap with the surface of the treated object 14, so that the flow of exhaust gas 104 prevents the flow of atmospheric air into the zone of plasma-chemical reactions and synthesis of the coating 12.

Узлы 15 и 17 или их элементы могут располагаться как в герметизированном объеме реакционной камеры 24, так и вне его. Позиционирование и относительное перемещение области воздействия потока лазерной плазмы и поверхности объекта 14 может осуществляться как перемещением обрабатываемого объекта, так и перемещением реакционной камеры или комбинацией названных перемещений.The nodes 15 and 17 or their elements can be located both in the sealed volume of the reaction chamber 24, and outside it. The positioning and relative movement of the area of influence of the laser plasma flow and the surface of the object 14 can be carried out both by moving the processed object, and by moving the reaction chamber or a combination of these movements.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют получать высокотвердые покрытия из различных соединений, в том числе карбонитридных соединений кремния SiCN или бора BCN путем образования лазерной плазмы в скоростном потоке рабочего газа с применением реагирующих компонентов в виде газов, паров, микро- и/или наноаэрозолей и позиционированием поверхности обрабатываемого объекта относительно потока рабочего газа.Thus, the proposed method and device allows to obtain highly hard coatings from various compounds, including silicon nitride silicon carbide compounds SiCN or BCN boron by forming a laser plasma in a high-speed working gas stream using reactive components in the form of gases, vapors, micro- and / or nanoaerosols and positioning the surface of the treated object relative to the flow of the working gas.

Claims (10)

1. Способ синтеза высокотвердых покрытий, включающий обработку поверхности объекта потоком рабочего газа при воздействии лазерного излучения, отличающийся тем, что формируют поток рабочего газа, содержащего несущий газ и химически активные реагенты, который направляют на обрабатываемую поверхность при давлении не ниже 0,5 атм, при этом на упомянутый поток рабочего газа воздействуют лазерным импульсно-периодическим излучением для образования в фокусе лазерного луча лазерной плазмы.1. A method for the synthesis of high hard coatings, comprising treating the surface of an object with a working gas stream when exposed to laser radiation, characterized in that a working gas stream containing carrier gas and chemically active reagents is formed, which is directed to the surface to be treated at a pressure of at least 0.5 atm, in this case, said working gas stream is subjected to pulsed periodic laser radiation to form a laser plasma at the focus of the laser beam. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное импульсно-периодическое излучение направляют поперек потока рабочего газа.2. The method according to claim 1, characterized in that the laser pulse-periodic radiation is directed across the flow of the working gas. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерное импульсно-периодическое излучение направляют вдоль потока рабочего газа.3. The method according to claim 1, characterized in that the laser pulse-periodic radiation is directed along the flow of the working gas. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве несущего газа используют инертные газы: аргон, гелий, неон или их смесь.4. The method according to claim 1, characterized in that inert gases are used as a carrier gas: argon, helium, neon, or a mixture thereof. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве несущего газа используют химически активные газы: кислород или азот.5. The method according to claim 1, characterized in that as the carrier gas using chemically active gases: oxygen or nitrogen. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление в потоке газа преимущественно поддерживают на уровне атмосферного давления.6. The method according to claim 1, characterized in that the pressure in the gas stream is mainly maintained at atmospheric pressure. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что химически активные реагенты содержатся в рабочем газе в виде газов, или паров, или микро-, и/или наноаэрозолей.7. The method according to claim 1, characterized in that the chemically active reagents are contained in the working gas in the form of gases, or vapors, or micro- and / or nanoaerosols. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемую поверхность во время осаждения на нее химически активных реагентов перемещают.8. The method according to claim 1, characterized in that the treated surface during the deposition of chemically active reagents on it is moved. 9. Устройство для получения высокотвердых покрытий, включающее реакционную камеру со средством позиционирования обрабатываемого объекта и входом для потока газа, отличающееся тем, что оно содержит источник рабочего газа, средство формирования потока рабочего газа в реакционной камере, импульсно-периодический лазер, а также средство доставки лазерного излучения в реакционную камеру и фокусировки луча, при этом реакционная камера содержит вход для потока рабочего газа и вход для лазерного излучения.9. A device for producing highly hard coatings, comprising a reaction chamber with positioning means of the workpiece and an inlet for a gas stream, characterized in that it contains a working gas source, means for generating a working gas stream in the reaction chamber, a pulse-periodic laser, and a delivery means laser radiation into the reaction chamber and focusing the beam, while the reaction chamber contains an input for the flow of the working gas and an input for laser radiation. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит средство управления в виде управляющего процессора. 10. The device according to claim 9, characterized in that it comprises control means in the form of a control processor.
RU2009115827/02A 2009-04-28 2009-04-28 Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device RU2416673C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115827/02A RU2416673C2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009115827/02A RU2416673C2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009115827A RU2009115827A (en) 2010-11-20
RU2416673C2 true RU2416673C2 (en) 2011-04-20

Family

ID=44051502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115827/02A RU2416673C2 (en) 2009-04-28 2009-04-28 Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2416673C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522872C2 (en) * 2012-06-13 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Nitration of machine parts with production of nanostructured surface ply and ply composition
RU2532676C2 (en) * 2011-11-28 2014-11-10 Юрий Александрович Чивель Method of plasmochemical synthesis and reactor of plasmochemical synthesis for its realisation
RU2597447C2 (en) * 2014-12-12 2016-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Laser method for production of functional coatings
RU2640114C2 (en) * 2016-01-22 2017-12-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Laser plasmotron for deposition of composite diamond coatings
RU2732546C1 (en) * 2019-12-30 2020-09-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Device for monitoring and controlling complex of pulsed laser deposition
RU2812452C2 (en) * 2022-06-19 2024-01-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук Multifunctional laser-plasma technological complex

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГРИГОРЯНЦ А.Г. и др. Технологические процессы лазерной обработки. - М.: изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006, с.609-614. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532676C2 (en) * 2011-11-28 2014-11-10 Юрий Александрович Чивель Method of plasmochemical synthesis and reactor of plasmochemical synthesis for its realisation
RU2522872C2 (en) * 2012-06-13 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Nitration of machine parts with production of nanostructured surface ply and ply composition
RU2597447C2 (en) * 2014-12-12 2016-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Laser method for production of functional coatings
RU2640114C2 (en) * 2016-01-22 2017-12-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Laser plasmotron for deposition of composite diamond coatings
RU2732546C1 (en) * 2019-12-30 2020-09-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Device for monitoring and controlling complex of pulsed laser deposition
RU2812452C2 (en) * 2022-06-19 2024-01-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук Multifunctional laser-plasma technological complex

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009115827A (en) 2010-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2416673C2 (en) Laser-plasma procedure of synthesis of very hard micro- and nano-structured coatings and device
JP2589033B2 (en) Laser assisted chemical vapor deposition.
JPH03257182A (en) Surface processing device
KR20080110960A (en) Method of using a thermal plasma to produce a functionally graded composite surface layer on metals
GB2439934A (en) Laser-assisted spray system and nozzle
JP2008248390A (en) Substrate with catalytic coating
WO2002005969A2 (en) Apparatus and method for synthesizing films and coatings by focused particle beam deposition
CA1281819C (en) Source of high flux energetic atoms
CA2181440A1 (en) Using lasers to fabricate coatings on substrates
JP2007111773A (en) Thermal forming system and active cooling process
RU2425907C2 (en) Procedure for modification of metal surfaces and device
RU2619692C1 (en) Method of laser cleaning metals
ES2337987T3 (en) METHOD FOR CARRYING HOMOGENEAS AND HETEROGENEAS CHEMICAL REACTIONS USING PLASMA.
Kuppusami et al. Status of pulsed laser deposition: challenges and opportunities
WO1995031584A1 (en) Surface treatment techniques
CN101326613B (en) Middling pressure plasma system for removing surface layer without losing substrate
TWI845476B (en) Cooling apparatus and plasma-cleaning station for cooling apparatus
TWI736651B (en) Lithographic method and apparatus
Surla et al. High-energy density beams and plasmas for micro-and nano-texturing of surfaces by rapid melting and solidification
RU2640114C2 (en) Laser plasmotron for deposition of composite diamond coatings
JP3437968B2 (en) Ultra-high-speed plasma jet generator and thermal spray coating manufacturing method using the same
JPH0480116B2 (en)
RU2638610C2 (en) Device for laser-plasma synthesis of high-solid micro- and nanostructured coatings
US20230295793A1 (en) Apparatus and method for coating substrate
RU2812452C2 (en) Multifunctional laser-plasma technological complex

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20140822

PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210528

Effective date: 20210528