Простая система химического осаждения из паров и способы нанесения многометаллических алюминидных покрытий - RU2005141760A

Реферат

1. Система химического осаждения из паров для образования покрытия (34), содержащая главную реакционную камеру (12), выполненную с возможностью содержать в себе деталь (26) и при нагревании образовывать среду для осаждения для способствования образованию покрытия на детали (26), в которой первый парофазный реагент (35) и второй парофазный реагент (37), по меньшей мере, один из которых содержит первый примесный металл, взаимодействуют для образования на детали (26) покрытия (34), содержащего первый примесный металл, и первый контейнер (36) снаружи главной реакционной камеры (12), выполненный с возможностью содержать в себе источник (38) второго парофазного реагента (37), при этом первый контейнер (36) сообщается со средой для осаждения главной реакционной камеры (12) по первому ходу (42) так, чтобы совместно использовать среду для осаждения главной реакционной камеры (12) и допускать пассивное перемещение второго парофазного реагента (37) из первого контейнера (36) к главной реакционной камере (12), отличающаяся тем, что главная реакционная камера (12) выполнена с возможностью содержать в себе деталь (26) реактивного двигателя, на которой должно быть образовано покрытие (34), и что первый контейнер (36) герметизирован, за исключением первого хода (42), который в остальном является закрытым.

2. Система химического осаждения из паров по п.1, кроме того, содержащая средство для подачи первого парофазного реагента (35) к главной реакционной камере (12).

3. Система химического осаждения из паров по п.2, в которой средство подачи является транспортным трубопроводом (62), отдельным от первого хода (42).

4. Система химического осаждения из паров по п.2, в которой средство подачи, кроме того, содержит средство для содержания в себе твердого материала-донора (28), содержащего первый примесный металл, и средство для содержания в себе материала-активатора (30), который, будучи испарившимся, химически реагирует с твердым материалом-донором (28) для обеспечения первым парофазным реагентом (35).

5. Система химического осаждения из паров по п.4, в которой указанное средство для содержания в себе твердого материала-донора (28) является контейнером (27), и в которой указанное средство для содержания в себе материала-активатора (30) является контейнером (29).

6. Система химического осаждения из паров по любому из пп.1-5, в которой второй парофазный реагент (37) является пассивно перемещаемым из первого контейнера (36) к главной реакционной камере (12) без помощи потока газа-носителя.

7. Система химического осаждения из паров п.1, в которой второй парофазный реагент (37) является пассивно перемещаемым из первого контейнера (36) к главной реакционной камере (12) без помощи потока коррозионного газа.

8. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой первый ход (42) определен трубопроводом (40), имеющим первое отверстие (41), соединенное при гидравлическом сообщении с первым контейнером (36), и второе отверстие (43), соединенное при гидравлическом сообщении с главной реакционной камерой (12).

9. Система химического осаждения из паров по п.8, в которой первый контейнер (36) имеет единственное отверстие (45) контейнера, соединенное при закрытом гидравлическом сообщении с первым отверстием (41) трубопровода (40).

10. Система химического осаждения из паров по п.8, в которой трубопровод (40) является трубой, гидравлически соединяющей среду для осаждения главной реакционной камеры (12) с первым контейнером (36).

11. Система химического осаждения из паров по любому из пп.8-10, в которой трубопровод (40) является тройником, гидравлически соединяющим среду для осаждения главной реакционной камеры (12) с первым контейнером (36).

12. Система химического осаждения из паров по п.1, кроме того, содержащая первый нагреватель (44), расположенный для нагрева первого контейнера (36).

13. Система химического осаждения из паров по п.1, кроме того, содержащая второй нагреватель (32), расположенный для нагрева главной реакционной камеры (12).

14. Система химического осаждения из паров по п.13, в которой, по меньшей мере, один из первого нагревателя (44) и второго нагревателя (32), кроме того, расположен для нагрева первого хода (42).

15. Система химического осаждения из паров по п.1, кроме того, содержащая второй контейнер (36b) снаружи главной реакционной камеры (12), выполненный с возможностью содержать в себе источник (58) третьего парофазного реагента, при этом второй контейнер (36b) сообщается со средой для осаждения главной реакционной камеры (12) по первому ходу (42) так, чтобы совместно использовать среду для осаждения главной реакционной камеры (12) и допускать пассивное перемещение третьего парофазного реагента из второго контейнера (36b) к главной реакционной камере (12).

16. Система химического осаждения из паров по п.15, кроме того, содержащая третий контейнер (36а, 36с) снаружи главной реакционной камеры (12), выполненный с возможностью содержать в себе источник (56, 72) четвертого парофазного реагента, при этом третий контейнер (36а, 36с) сообщается со средой для осаждения главной реакционной камеры (12) по третьему ходу, отдельному от первого хода (42), так, чтобы совместно использовать среду для осаждения главной реакционной камеры (12) и допускать пассивное перемещение четвертого парофазного реагента из третьего контейнера (36а, 36с) к главной реакционной камере (12), и третий контейнер (36а, 36с) герметизирован, за исключением второго хода, который в остальном является закрытым.

17. Система химического осаждения из паров по п.1, кроме того, содержащая второй контейнер (36а, 36с) снаружи главной реакционной камеры (12), выполненный с возможностью содержать в себе источник (56, 72) третьего парофазного реагента, при этом второй контейнер (36а, 36с) сообщается со средой для осаждения главной реакционной камеры (12) по второму ходу, отдельному от первого хода (42), так, чтобы совместно использовать среду для осаждения главной реакционной камеры (12) и допускать пассивное перемещение третьего парофазного реагента из второго контейнера (36а, 36с) к главной реакционной камере (12), и второй контейнер (36а, 36с) герметизирован, за исключением второго хода, который в остальном является закрытым.

18. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой первый контейнер (36) механически поддерживается реакционной камерой (12).

19. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой реакционная камера (12) содержит сосуд (16) и крышку (14), съемную с сосуда (16), и первый контейнер (36) механически поддерживается крышкой (14).

20. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой главная реакционная камера (12) имеет первый объем, имеющий размеры для приема детали (26) реактивного двигателя, а первый контейнер (36) имеет второй объем значительно меньше, чем первый объем главной реакционной камеры (12).

21. Система химического осаждения из паров по п.20, в которой первый объем главной реакционной камеры (12), по меньшей мере, в десять раз больше, чем второй объем первого контейнера (36).

22. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой главная реакционная камера (12) содержит впускное отверстие (20), выполненное для приема инертного газа по второму ходу, отдельному от первого хода (42), и выпускное отверстие (22), выполненное для вакуумирования реакционной камеры (12), которые совместно обеспечивают выдувание химически активных газов из реакционной камеры (12).

23. Система химического осаждения из паров по п.1, в которой второй парофазный реагент (37) содержит первый примесный металл, первый парофазный реагент (35) содержит второй примесный металл, отличающийся по составу от первого примесного металла, и покрытие (34) содержит первый и второй примесные металлы.

24. Способ осаждения для образования покрытия (34) на детали (26) реактивного двигателя, содержащий этапы: помещают деталь (26) в среду для осаждения в главной реакционной камере (12), доставляют первый парофазный реагент (35), содержащий первый примесный металл, независимый от указанной детали (26), в среду для осаждения внутри главной реакционной камеры (12), нагревают указанную деталь (26), доставляют второй парофазный реагент (37) из первого контейнера (36) снаружи главной реакционной камеры (12) к среде для осаждения внутри главной реакционной камеры (12), в то время как нагретая деталь (26) находится в главной реакционной камере (12), и образуют покрытие (34), содержащее первый примесный металл, на указанной детали (26) посредством взаимодействия между первым парофазным реагентом (35) и вторым парофазным реагентом (37), отличающийся тем, что главную реакционную камеру (12) выполняют с возможностью содержать в себе деталь (26) реактивного двигателя, на которой должно быть образовано покрытие (34), и что второй парофазный реагент (37) пассивно перемещают к главной реакционной камере (12).

25. Способ осаждения по п.24, при котором доставка первого парофазного реагента (35) представляет собой перемещение пара, содержащего источник первого примесного металла, к реакционной камере (12) в потоке газа-носителя.

26. Способ осаждения по п.24 или 25, при котором доставка второго парофазного реагента (37) представляет собой пассивную доставку второго парофазного реагента (37), свободного от потока газа-носителя, в первый контейнер (36).

27. Способ осаждения по п.24, при котором доставка первого парофазного реагента (35), кроме того, содержит помещение материала-активатора (30) и материала-донора (28), содержащего первый примесный металл, в реакционную камеру (12) и реагирование материала-активатора (30) с материалом-донором (28) для обеспечения первым парофазным реагентом (35).

28. Способ осаждения по п.27, при котором реагирование материала-активатора (30), кроме того, содержит достаточный нагрев материала-активатора (30) для того, чтобы вызвать миграцию материала-активатора (30) к материалу-донору (28) и тем самым вызвать химическую реакцию с выделением первого парофазного реагента (35).

29. Способ осаждения по п.27, при котором доставка второго парофазного реагента (37), кроме того, содержит пассивную доставку дополнительного испарившегося материала-активатора из первого контейнера (36) для реагирования с материалом-донором (28).

30. Способ осаждения по п.24, при котором второй парофазный реагент (37) включает в себя второй примесный металл, отличающийся по составу от первого примесного металла.

31. Способ осаждения по п.30, при котором образование покрытия (34), кроме того, содержит этап, на котором осуществляют контакт первого и второго парофазных реагентов (35, 37) с нагретой деталью (26) реактивного двигателя в течение времени, эффективного для образования на указанной детали (26) реактивного двигателя покрытия (34), содержащего первый и второй примесные металлы.

32. Способ осаждения по п.31, при котором покрытие (34) образуют в виде алюминидного слоя, способного образовывать сложный оксид при нагреве в окислительной среде.

33. Способ осаждения по п.30, при котором второй примесный металл составляет меньше, чем 10 вес.% алюминидного слоя.

34. Способ осаждения по любому из пп.30-33, при котором первый примесный металл происходит из металло-галогенной кислоты Льюиса.

35. Способ осаждения по п.34, при котором металло-галогенную кислоту Льюиса используют в виде гидратированного или безводного твердого соединения.

36. Способ осаждения по п.34, при котором металло-галогенную кислоту Льюиса выбирают из группы, состоящей из AlCl₃, CoCl₄, CrCl₃, CrF₃, FeCl₃, HfCl₃, IrCl₃, PtCl₄, RhCl₃, RuCl₃, TiCl₄, YCl₃, ZrCl₄ и ZrF₄.

37. Способ осаждения по п.30, при котором в качестве второго примесного металла используют алюминий, а первый примесный металл выбирают из группы, состоящей из хрома, кобальта, гафния, иридия, ниобия, палладия, платины, родия, кремния, титана, иттрия и циркония.

38. Способ осаждения по п.24, кроме того, содержащий этап, на котором соединяют единственное отверстие первого контейнера (36) при гидравлическом сообщении с главной реакционной камерой (12), а первый контейнер (36) герметизируют, за исключением первого хода (42), который в остальном является закрытым.

39. Способ осаждения по п.24, кроме того, содержащий этап, на котором механически поддерживают первый контейнер (36) посредством реакционной камеры (12).

40. Способ осаждения по п.24, при котором указанную деталь (26) реактивного двигателя изготавливают из сверхпрочного сплава.