Способ нанесения покрытий

 

Использование: для нанесения кадмиевых покрытий пр л создании деталей и конструкций на основе высокопрочных сталей и в полупроводниковой технике, Сущность изобретения: для формирования кадмиевых покрытий сначала подвергают восстановлению атомарным водородом при давлении 1-2 торр, генерируемом в плазме электрического разряда, твердый хлорид кадмия, размещенный на вспомогательной подложке, с последующим образованием на рабочей подложке, имеющей температуру 10°С, гидрида кадмия и его разложения до металлического кадмия при подъеме температуры подложки до 50е °С.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 23 С 16/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

68НЮЮШЯ цЕРЛ- ЕИ ЧИ=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"«4 ()»

CQ

О" („Ь () .»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4713322/26 (22) 03.07.89 (46) 15.10.92, Бюл. ¹ 38 (71) Институт химии им, В.И. Н и кити на (72) И.LU,Норматов, M.Ñ.Ïóëàòîâ, Н,Шерматов и У.Мирсаидов (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 425985, кл. С 23 С 10/28, 1972.

Осаждение из газовой фазы под ред.

К,Пауэлла, M,: Атомиздат 1970, c,194 †1, (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ (57) Использование: для нанесения кадмиевых по-.püïий при создании деталей и конИзобретение относится к области нанесения металлических, в частности, кадмиевых покрытий восстановлением его хлорида атомарным водородом. Кадмиевые покрытия могут быть использованы при создании деталей и конструкций на основе высокопрочных сталей с защитными покрытиями и в полупроводниковой технике.

Известен способ получения кадмиевых покрытий из карбоната кадмия путем их восстановления.

Известен также способ нанесения кадмиевых покрытий термическим разложением металлоорганических соединений кадмия.

НЕДОСТАТКИ ИЗВЕСТНОГО СПОСОБА.

Известный способ нанесения кадмиевых покрытий относится к термическим энергоемким методом, а не к плазмохимическим, Необходимость получения трудносинтезируемых токсичных- металлоорганических соединений кадмия.

„„, Ж„„1768660 А1 струкций на основе высокопрочных сталей и в полупроводниковой технике, Сущность изобретения: для формирования кадмиевых покрытий сначала подвергают восстановлению атомарным водородом при давлении

1 — 2 торр, генерируемом в плазме электрического разряда, твердый хлорид кадмия, размещенный на вспомогательной подложке, с последующим образованием на рабочей подложке, имеющей температуру 10 С. гидрида кадмия и его разложения до металлического кадмия при подъеме температуры подложки до 50 С.

Нагрев подложки для разложения металлоорганическихсоединений кадмия с последующим осаждением металлического кадмия только на горячую поверхность металла, Нагрев подложки до 130 — 180 С может служить источником автокаталитических реакций продуктов разложения металлоорганического соединения приводящие к разрыхлению покрытия.

Едва заметное отклонение от строгого установленного интервала температуры может привести к существенным изменениям структуры покрытия.

Не одинаковые условия формирования первоначальной и последующих слоев покрытия. Строгое значение температуры подложки определяет только структуру первоначального слоя, а последующие слои осаждаются на уже готовые слои покрываемого металла.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение процесса, повышение качества.

1768660

15 уменьшение энергозатрат использованием энергии рекомбинации атомов водорода на поверхности хлорида кадмия, управление физико-химическими свойствами получаемых покрытий.

Согласно изобретению указанная цель достигается путем взаимодействия атомов водорода с хлоридом кадмия с последующим восстановлением его по следующей схеме:

I, CdClz+ 2Н вЂ” СЯСЬ(актив.)+ Н2+ 104 Ккал/моль

ll. Сс(С12(актив)+ 3Н ;+ СбН(газ) + 2НС1(газ)

111. СС(Н(газ) CdH + Cd + 1/2Н2 на подл. покрытие

Генерация атомарного водорода осуществляется в электрическом разряде на высокочастотной плазмохимической установке. мощностью 700 Ватт, при непрерывной подаче молекулярного водорода между двумя электродами в кварцевой трубке с внутренним диаметром 7,8 мм.

Один из электродов подсоединен к фидеру высокочастотного генератора ЛГД вЂ” 12, а второй заземлен, Очистка водорода осуществляется путем пропускания его через нагретый никеливый капиляр. Бомбардируемый хлорид кадмия в количестве да 2 грамм загружается на подложку, Предварительно система откачивается до остаточнога давления 10-2 Торр и после промывки водородом устанавливается проточное давление водорода 1 — 2 Тор. Время эксперимента регулируется в зависимости от нужной нам толщины.пакрытия.

Сущность изобретения заключается в том, что при непрерывной бомбардировке хлорида кадмия атомарным водородом на поверхности обрабатываемого материала происходит две стадии гетерогенной химической реакции с образованием молекулярного водорода при рекомбинации атомов водорода с выделением 104 Ккал/моль энергии, которая расходуется на расшатывание связи Cd — Cl и одновременно происходит взаимодействие хлорида кадмия с другими атомами водорода с образованием летучего гидрида кадмия и хлористого водорода. Поскольку система работает в проточном режиме, хлористы и водород откачивается и нейтрализуется в ловушках, представляющих собой стеклянный сосуд с твердой щелочью.

Гидрид кадмия охлаждается на ахлаждаемай до 10 — 11 С подложке и далее при отогреве подложки до 50 С разлагается па механизму Ill (стр, 2), ИК-спектры образцов, полученных нами на подложке для нанесения покрытий, снятые на спектрофотометре UR-20 показа20

55 ли, полосы поглошения в области 1400—

1450 см, которые нами отнесены к колебаниям Cd-H связи. Из литературных данных (Краснов К.С., Тимошин В,С. и др. Молекулярные постоянные неорганических соединений. Л.: "Химия", 1968, с. 48) известно, что теоретически рассчитанная по модели жестких асциляторов полоса поглошения Cd — Н колебаний лежит в области 1400 — 1430 см, Таким образом можно утверждать, что формирование кадмиевых покрытий осуществляется через разложение гидрида кадмия.

Пример 21. Аналогичен примерам

1 — 20.

d, А 250

R, кОм 210

Пример 22. Аналогичен примерам

1 — 21. Температура подложки 20 С. Толщина покрытия 310 А, сопротивление кадмиевого покрыти." 280 кОм.

П р v, м е р 23. Аналогичен примерам

1 — 22. Температура подложки 40 С. Толщина покрытия 310 А, сопротивление кадмиевого покрытия 180 кОм.

Пример 24. Аналогичен примерам

1 — 23. Толщина покрытия 300 А. Температура подложки 20 С, Формируется кадмиевое покрытие с искаженной кубической структурой, Параметр решетки увеличен.

Пример 25. Аналогичен 1 — 24. Толщина покрытий 300 А, температура подложки

40 С. Формируется четкая кубическая структура с параметрами решетки соответствующей кадмию, Пример 26. Мощность вкладываемая в разряд 700 Ватт. Концентрация атомов водорода 3 10 1/см . При каждом акте

16 3 рекомбинации хлоридам кадмия поглощается 104 Ккал/моль энергии, После каждого цикла экспериментов наряду с И К-спектроскопическими исследованиями проводились рентгенофазовый анализ полученных нами покрытий на приборе ДРОН вЂ” 1,5 на излучение СцК2 с длинной волны il = 1,5418 А, Результаты анализ указывает на образование новых фаз, с кубической структурой.

Предлагаемый способ выгодно отличается от известного, поскольку в качестве исходного материала используется не токсичный, дешевый и удобный в обращении хлорид кадмия.

Нанесение металлических покрытий через их гидридную фазу позволяет путем управляемого разложения гидридав регулировать свойства и структуру покрытий, 1768660

К существенным преимуществам предлагаемого способа относится уменьшение удельных энергозатрат за счет использования рекомбинационной энергии атомов водорода (104 Ккал/моль) на поверхности материалов, подлежащих восстановлению.

Управление физико-химическими свойствами получаемых покрытий по предлагаемому способу можно достигать также изменение давления водорода в реакторе, ложке из металла, керамики или полимера, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергозатрат и обеспечения возможности уп ра влен ия физи ко-химиче5 скими свойствами покрытий, восстановлению подвергают твердый хлорид кадмия, размещенный на вспомогательной подложке, имеющей комнатную температуру, при использовании для восстановления атомар10 ного водорода при давлении 1 — 2 торр, генерируемого в плазме электрического разряда с последующим образованием гидрида кадмия на рабочей подложке с температурой

10 С гидрида кадмия и его разложением

15 при нагреве рабочей подложки до 50 С.

Формула изобретения

Способ нанесения покрытий водородным восстановлением хлоридов металлов, преимущественно хлорида кадмия на под(CdCi2) г, Время эксперимента

Тем † подложки для нанесен.

Площадь подложки см

Давление водорода, Торр

Материал подложки, Толщина покрытия

А опытов гетинакс стекло

It н ерж. ст.

11 гетинакс. стекло стекло нерж. ст, не ж,ст.

Составитель И,Норматов

Техред М,Моргентал Корректор М,Керецман

Редактор А,Eep

Заказ 3623 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

l/ P

2

4

6

8

11

12

13

14

16

17

18

19

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

480

<10

<10

<10

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0 °

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0