Устройство для получения карбидокремниевых волокон

Авторы патента:

C23C16/46 - характеризуемые способом, используемым для нагрева подложки (C23C 16/48,C23C 16/50 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2471885:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ ) (RU)

Изобретение относится к устройствам для получения пиролизом монофиламентных карбидокремниевых волокон. Устройство для получения карбидокремниевых волокон состоит из одной или более камер. Каждая камера выполнена в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами для подачи газовой смеси алкилхлорсиланов с водородом, с двумя ртутными штуцерами и двумя сливными штуцерами с возможностью удаления из одной или более камер жидких продуктов, образующихся при получении карбидокремниевых волокон. Внутри каждой камеры расположены усеченные конусообразные стеклянные элементы с отверстиями в вершинах, сужающиеся по направлению движения керна для осаждения карбида кремния и впаянные между штуцерами подвода газа с образованием резервуара для ртути. Керн выполнен в виде вольфрамовой проволоки или углеродного волокна, а в сужающейся части усеченных конусообразных стеклянных элементов расположены вставки из абразивостойкого материала с отверстиями. Повышается надежность и производительность предложенного устройства, снижается количество используемой ртути, облегчается обслуживание этого устройства. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для получения монофиламентных карбидокремниевых волокон, получаемых путем пиролиза паров алкилхлорсиланов на нагретом электропроводящем керне (вольфрамовой проволоке или углеродном волокне).

Известны способы и устройства для получения карбидокремниевых волокон (Цирлин A.M. Непрерывные неорганические волокна для композиционных материалов, М.: Металлургия, 1992, с.178).

В процессе получения карбидокремниевых волокон используются стеклянные трубчатые камеры, соединенные между собой затворами. Затворы служат для герметизации камер и подвода электрического питания к керну с помощью ртути. Ртуть удерживается за счет капиллярных сил, создаваемых отверстиями малого диаметра, через которые проходит керн и волокно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству и принятым нами в качестве прототипа является устройство для получения борных нитей (Пат. РФ 2066696, МПК C21D 9/54, С23С 14/00, 1996 г.). Устройство включает сборный корпус в виде трубчатых реакционных камер, контакт-затворы с боковыми отверстиями, газовые и ртутные штуцеры, контакт-затвор, выполненный в виде помещенного в трубчатой реакционной камере полого цилиндрического вкладыша, состоящего из трех частей втулки с внутренней резьбой и наружными проточками по торцам для примыкающих к проточкам пробок с наружной резьбой и с наружным и внутренним направляющими конусами с отверстиями в вершинах, фильер, установленных в пробках и прижатых к вершинам конусов посредством крепежных элементов, уплотнительных колец из упругого материала, расположенных в проточках и имеющих ширину большую, чем ширину проточки.

Данное устройство обладает существенными недостатками, к которым можно отнести:

- многочисленные сборные и крепежные элементы;

- снижение герметичности устройства;

- затруднение очистки от ртути;

- использование большого количества ртути;

- высокое напряжение;

- высокие трудовые затраты при сборке и разборке устройства;

- наличие специальных инструментов;

- загрязнение окружающей среды.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и производительности, снижение количества используемой ртути, облегчение обслуживания, улучшение экологической среды.

Указанная задача решается тем, что предложено устройство для получения карбидокремниевых волокон, состоящее из одной или более камер, выполненной в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами, для подачи газовой смеси алкилхлорсиланов с водородом, двумя ртутными штуцерами и двумя сливными штуцерами с возможностью удаления из одной или более камер жидких продуктов, образующихся при получении карбидокремниевых волокон, при этом внутри каждой камеры расположены усеченные конусообразные стеклянные элементы с отверстиями в вершинах, сужающиеся по направлению движения керна для осаждения карбида кремния и впаянные между штуцерами подвода газа с образованием резервуара для ртути, при этом керн выполнен в виде вольфрамовой проволоки или углеродного волокна, а в сужающейся части усеченных конусообразных стеклянных элементов расположены вставки из абразивостойкого материала с отверстиями.

Использование шлифов полусферической конфигурации обеспечивает быстрое, герметичное и надежное соединение стеклянных неразборных камер и позволяет осуществлять центровку технологической линии, в отличие от известных жестких соединений, таких как резьба или конические шлифы.

На фиг.1 схематично показано устройство для получения карбидокремниевых волокон.

Устройство представляет собой стеклянную неразборную цилиндрическую камеру - 1, имеющую два газовых штуцера для подвода газообразных реагентов, расположенных перпендикулярно оси камеры - 2, два ртутных штуцера - 3 и два сливных штуцера для удаления высококипящих жидких продуктов - 4, штуцеры изготовлены в виде стеклянных трубок и имеют на концах резьбовое соединение, внутри камеры размещены усеченные конусообразные стеклянные элементы - 5, сужающиеся по направлению движения керна, в узкой части усеченных конусообразных элементов вмонтированы вставки, изготовленные из абразивного материала с отверстиями небольшого диаметра, а для соединения нескольких камер на концах расположены соединительные шлифы в виде полусферы - 6.

Устройство работает следующим образом.

Через одну или несколько стеклянных неразборных цилиндрических камер 1, соединенных между собой при помощи соединительных полусферических шлифов 6, проводят центровку технологической линии, затем керн (вольфрамовая проволока) протягивают вдоль оси и нагревают прямым пропусканием электрического тока, который подводят к нижнему ртутному штуцеру 3. Параллельно керну через штуцер 2 пропускают газовую смесь алкилхлорсиланов с водородом. Проходя через конусообразные элементы 5, имеющие сужение по направлению движения керна и камеру, заполненную ртутью, на нагретую поверхность керна осаждается карбид кремния. Для осуществления протяжки керна через камеру, заполненную ртутью, и удержания ртути в резервуарах на вершинах конусных элементов впаяны вставки с отверстием малого диаметра из абразивостойкого материала. В процессе получения карбидокремниевых волокон в камерах образуются высококипящие жидкие продукты, которые удаляют через штуцеры слива 4.

Устройство для получения карбидокремниевых волокон, состоящее из одной или более камер, отличающееся тем, что каждая камера выполнена в виде стеклянной трубки с двумя штуцерами для подачи газовой смеси алкилхлорсиланов с водородом, двумя ртутными штуцерами и двумя сливными штуцерами с возможностью удаления из одной или более камер жидких продуктов, образующихся при получении карбидокремниевых волокон, при этом внутри каждой камеры расположены усеченные конусообразные стеклянные элементы с отверстиями в вершинах, сужающиеся по направлению движения керна для осаждения карбида кремния и впаянные между штуцерами подвода газа с образованием резервуара для ртути, при этом керн выполнен в виде вольфрамовой проволоки или углеродного волокна, а в сужающейся части усеченных конусообразных стеклянных элементов расположены вставки из абразивостойкого материала с отверстиями.

Изобретение относится к устройству и способу управления температурой поверхности, по меньшей мере, одной подложки, лежащей в технологической камере реактора CVD. .

Способ и устройство для выращивания пленки нитрида металла группы (iii) и пленка нитрида металла группы (iii) // 2391444

Изобретение относится к способу выращивания пленки нитрида металла группы (III) химическим осаждением из газовой фазы с удаленной плазмой, устройству для осуществления способа и пленке нитрида металла группы (III) и может найти применение при изготовлении светоизлучающих диодов, лазерных светодиодов и других сверхвысокочастотных транзисторных приборов высокой мощности.

Реактор для осаждения из газовой фазы (cvd-реактор) с технологической камерой, нагреваемой с помощью высокочастотного излучения (rf-излучения) // 2389834

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процесса осаждения из газовой фазы кристаллических слоев на кристаллическую подложку. .

Устройство для плазменного химического осаждения из газовой фазы и способ изготовления заготовки // 2366758

Система токоприемника // 2305718

Изобретение относится к системе токоприемника для устройства обработки подложек и/или пластин, снабженной камерой обработки, ограниченной, по меньшей мере, двумя стенками и, по меньшей мере, одним нагревательным соленоидом.

Система токоприемника // 2304635

Способ изготовления проводящей легированной алмазоподобной нанокомпозитной пленки и проводящая легированная алмазоподобная нанокомпозитная пленка // 2186152

Установка для нанесения покрытий из газовой фазы // 953003

Всесоьознаяn^ldslko-ioli'f'ieckafи^^^бл^^отекл // 344034

Способ получения сублимированных пленок из химических соединений в горячей камере // 123645

Способ нанесения покрытия из оксида алюминия на подложку, покрытую карбидом кремния // 2468361

Изобретение относится к способу нанесения покрытия из оксида алюминия на деталь, имеющую поверхность из карбида кремния (SiC) и используемую в высокотемпературных областях техники.

Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы // 2449053

Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий и может найти применение в авиастроении и машиностроении. .

Тонкопленочная многослойная структура, компонент, включающий такую структуру, и способ ее осаждения // 2418883

Изобретение относится к коррозионно-стойкой тонкопленочной многослойной структуре и коррозионно-стойкому компоненту, обладающим низкой скоростью изнашивания и низким коэффициентом трения, и способу осаждения покрытия упомянутых пленок.

Легированный вольфрам, полученный химическим осаждением из газовой фазы // 2402625

Изобретение относится к композиции металлических сплавов, а именно к износо-, эрозионно- и химически стойкому материалу на основе вольфрама, легированному углеродом, причем углерод в пересчете на полный вес материала составляет от 0.01 вес.% до 0.97 вес.%.

Способ формирования покрытий из карбида вольфрама // 2280098

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов. .

Способ получения композиционного материала // 2241068

Изобретение относится к получению композиционных материалов, обладающих высокой термической и противоокислительной стойкостью. .

Способ получения углеродосодержащих покрытий // 2199608

Способ нанесения покрытий пиролитических карбидохромовых на поверхность чугунных деталей // 2188877

Изобретение относится к способам нанесения карбидохромовых покрытий термическим разложением бис-ареновых соединений хрома и найдет применение в различных областях, как например нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, в которых используется оборудование с защитными коррозионно- и износостойкими поверхностями металлических деталей, в том числе из чугуна.

Способ эпитаксиального выращивания карбида кремния и реактор для его осуществления // 2162117

Способ получения композиционного материала // 2130509

Изобретение относится к производству высокотемпературных материалов и может быть использовано в качестве теплонагруженных узлов ракетно-космической техники, в автомобиле- и тракторостроении для изготовления узлов очистки выхлопных газов, подшипников скольжения, торцевых уплотнений и пр.

Гетероструктуры sic/si и diamond/sic/si, а также способы их синтеза // 2499324

Изобретение относится к сфере производства гетероэпитаксиальных структур, которые могут быть использованы в технологии изготовления элементов полупроводниковой электроники, способных работать в условиях повышенных уровней радиации и высоких температур. Гетероэпитаксиальную полупроводниковую пленку на монокристаллической подложке кремния выращивают методом химического осаждения из газовой фазы. Проводят синтез гетероструктуры SiC/Si на монокристаллической подложке кремния в горизонтальном реакторе с горячими стенками путем формирования переходного слоя между подложкой и пленкой карбида кремния со скоростью не более 100 нм/ч при нагреве упомянутой подложки до температуры от 700 до 1050°C с использованием газовой смеси, содержащей 95-99% водорода и в качестве источников кремния и углерода SiH4, C2H6, С3Н8, (CH3)3SiCl, (CH3)2SiCl2, при этом C/Si≥2, и формирования монокристаллической пленки карбида кремния с помощью подачи в реактор парогазовой смеси водорода и CH3SiCl3 при поддержании в реакторе абсолютного давления в диапазоне от 50 до 100 мм рт.ст. В качестве подложки кремния используют пластину, имеющую угол наклона относительно кристаллографического направления (111) в направлении (110) от 1 до 30 угловых градусов и в направлении (101) от 1 до 30 угловых градусов. Обеспечивается улучшение совместимости двух материалов слоя карбида кремния и подложки кремния с различным периодом кристаллических решеток, при этом понижаются механические напряжения в гетероструктуре и получаются более низкие плотности дефектов в слое карбида кремния. 6 н.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.