Способ нанесения покрытия на поверхностьвращающейся кварцевой трубы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>821428 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22} Заявлено 25. 04. 79 (21.) 2764497/29-33 51 „К„з

С 03 С 17/02 с присоединением заявки NP— (23) Приоритет—

I осударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 666.1.056 (088.8) Опубликовано 150481, Бюллетень Ì9 14

Дата опубликования описания 17. 04. 81!

В.М. Фирсов, В.М. Кафыров, Э.Ф. Маркина, A

В.М. Новосадова, Р.Т. Колосова, Ю.Ф. Полуэ

С.Д. Легеева и В.Г. Мазурова (72) Авторы изобретения с,д .

/ (71) Заявитель (541 СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ КВАРЦЕВОИ ТРУБЫ

Изобретение относится к нанесению АД 03 на поверхность металлов, кера1 покрытий, в частности нанесению пок- мики, в том числе и на детали в форрытия на поверхность кварцевых труб, ме тел вращения p) . эксплуатируемых в высокотемпературных Однако этот способ не позволяет процессах, например, в электронной получить на кварцевом стекле прочное промышленности. сцепление покрытий с подложкой в сиДля высокотемпературных процессов лу значительной разности коэффициенпроизводства полупроводниковйх при- тов термического расширения соединенборов используют крупнОгабаритные ных материалов и большой хрупкости трубчатые реакторы диаметром 60-150 мм кварцевого стекла: покрытие либо

10 длиной до 2 м из кварцевого стекла, осыпается, либо имеет место растресоднако срок их службы ограничен быст- кивание. кварцевого стекла. рым ростом кристаллизации, связанным Наиболее близким к предлагаемому с процессом проникновения различных изобретению по технической сущности . рнмесей, в частности примесей Na и 15 и достигаемому результату является и, от футеровки печей и из окружаю- способ нанесения покрытия на поверхщей атмосферы в стекло. Следствием ность вращающейся кварцевой трубы пугристаллизации является последующее тем предварительного подогрева поре.зрушение кварцевых труб. Проникаю- верхности при 400-700ОС, газоплазщне в стекло примеси не только усили- 20 менного распыления порошка, включаювают кристаллизацию кварцевого стек- щего AF203, В203, Si0> и термоо рала, но и в силу значительной величи- ботки при 2000-30000С. Скорость крисt и и 1500оС ны коэффициента диффузии кварцевого таллизации этих образцов при 1500 С стекла, проникают внутрь трубчатого 60-70 мкм, прочность сцепления покпр п остранства в котором протекают 25 рытий с кварцевой .трубой шесть терt епления покдиффузионные процессы, отрицательно моциклов (прочность сцепления повлияющие на качество кремниевых плас- рытия определяется количеством термотин. циклов, выдерживаеьых .трубой без разИзвестен способ газопламенного рушения при перепаде температуры .распыления.тугоплавких окислов типа 30 1225 С вЂ” 25 С ) f2), о о

821428

Т а б л и ц а 1

0,5 0

0,5

19,5

510Z

02 Оз

Т102

А0203

0 5 0

0,5 19,5

80 80

99 87

100

Однако изделия, полученные известным способом обладают невысокой прочностью сцепления покрытия с кварцевой труоЬй и довольно высокой кристаллизационной способностью.

Цель изобретения — повышение прочности сцепления покрытия и снижение

5 криаталлизационной способности трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе нанесения lIQK рытия на поверхность вращающейся кварцевой трубы путем предварительного подогрева поверхности, гаэопламенного распыления порошка материала на

В качестве исходного сырья используют следующие окислы: порошок AF 03, с основной фракцией 50-60 мкм и кварцевая крупка Si02 с основной фракцией

50-60 мкм, борная кислота (сухая) с 35 основной фракцией 20-40 мкм.

При малых количествах (до 10%) борная кйслота может быть использована фракции 1-10 мкм. 40

Компоненты смешивают механическим путем. Распыление порошков на поверхность вращакщихся кварцевых труб осуществляют с использованием газопламенной горелки установки УПН-5 или

УПН-8. 45

Перед распылением порошка осущест- вляют протирку гидролиэным спиртом и кратковременную обработку (в течение 1-2 мин при длине трубы Р =1 52 м ) поверхности трубы в пламени горелки с температурой 3000ОС с, целью обезжиривания поверхности.

Пример 1 ° Распыление порошка осуществляют при следующем режиме:

Линейная скорость вращения кварцевой трубы, м/мин 16,2

Скорость перемещения распылительного устрой- d0 ства вдоль трубы, м/мин 0,2.

Давление распылительного порошка, атм 0,2

Температура подогрева подложки оС 200 б5 основе Ag 0 в пламени горелки с темг 3 пературой 30000С, предварительный подогрев поверхности осуществляют при

200-500 С, а распыление порошка ведут при следующем режиме:.

Линейная скорость вращения кварце.ой трубы м/мин 16,2-19,2

Скорость перемещения распылительного устройства вдоль трубы, м/мин 0,2-0,8

Давление распыляемого порошка, атм 0,2-0,35

В табл.1 представлены составы на-. носимых порошков.

Диаметр охватывающего трубы пламени горелки,% диаметра трубы 110-125

После нанесения покрытия осуществляют его термообработку (сплав) в пламени горелки с температурой 3000 С

О в течение 1-3 мин при длине труб

1,2-2 м.

Расстояние среза распылякщего сопла гаэопламенной горелки от поверхности кварцевой трубы составляет для трубы ф 60-75 мм 165-170 мм> для трубы ф 85-95 мм 170-175 мм. Диаметр охватывающего трубу пламени горелк;. составляет 110-120% диаметра кварцевой трубы

Пример 2. Выполняют как в примере 1, эа исключением режимов

Линейная скорость вращения кварцевой трубы, м/мин 17,5

Скорость перемещения распылительного устройства вдоль трубы, м/мин 0,5

Давление распылительного порошка, атм 0,25

Пример 5. Выполняют как в примере 1, эа исключением режимов:

Линейная скорость вращения кварцевой трубы, м/мин 19,5.

В табл.2 приведены сравнительные данные по свойствам образцов кварцевых труб без покрытия и с покрытием.

821428

Таблица2

Величина эллипса в сечении реактора, определяемая по разности макс. в мин. (труба, мм) Кварцевых трубы

Скорость кристалли-. зации образцов при

1500оС 6 ч (по толщине кристаллического слоя на внешней поверхности трубы, мкм) Характеристика внешнего вида покрытия

Прочность сцепления покрытия (количество термоциклов) до эксплуатации после эксплуатации

100

0 5

3-5

Без покрытия

С известным покрытием, Неравно- 60-70 мерное

0,5

3-5

С известным покрытием (способом газопламенного распыления порошка1По режиму 1

Непрозрачное белого цвета

>10

1-2

0,5 — — 2

Непрозрачное белого цвета

>10

1-2

0,5

Непрозрачное белого цвета

1-2

0 5

>10

Формула изобретения

ВНИИПИ, Заказ 1707/37 Тираж 520 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Предложен ный способ нанесения покрытия на основе АР203 на кварцевые трубы позволяет получать прочное сцепление покрытия с подложкой и исключает разрушение кварцевого стекла. 45 Нанесенное на кварцевую трубу пок рытие обладает высокими механическими характеристиками и обеспечивает снижение кристаллизационной способности кварца. 50

Способ нанесения покрытия на поверхность вращакщейся кварцевой трубы путем предварительного подогрева поверхности, газопламенного распыления порошка материала на основе АР 0 3 в пламени горелки с температурой

3000 С, отличающийся тем, 60 о что, с целью повышения прочности сцепления покрытия и снижения кристаллизационной способности трубы, предварительный подогрев поверхности осуществляют при 200-500 С, в распылео ние порошка ведут при следующем режиме:

Линейная скорость вращения кварцевой трубы, м/мин 16,2-19,2

Скорость перемещения распылительного устройства вдоль трубы, м/мин 0,2-0,8

Давление распыляемого порошка, атм 0,2-0,035.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Костиков В.И. и др. Плазменные покрытия. М., "Металлургия", 1979, с. 140-143

2 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2609314/33, кл. С 03 С 17/30>

1978.