Публикации автора

В факельном СВЧ‐разряде в струе аргон‐водород‐метановой смеси газов, истекающей в герметичную камеру при давлении, близком к атмосферному, на подложках из кварца, сплава ВК-6 и молибдена получены алмазные пленки различной структуры методом плазменно‐газофазного осаждения. Представлены изображения структуры пленок и спектры их комбинационного рассеяния. Оптические спектры плазмы в условиях роста пленок показали присутствие интенсивного излучения линии Hα водорода и полос радикала С2.

Получен эпитаксиальный рост алмазной монокристаллической пленки в факельном СВЧ-разряде, возбуждаемом магнетроном бытовой микроволновой печи мощностью ≤ 1 кВт, в газовой смеси аргон—водород с высоким содержанием метана (до 25 % к водороду) при атмосферном давлении на подложке из синтетического монокристалла алмаза (HPHT) с ориентацией (100) и размером ~ 4x4 мм. Показано, что разряд с диаметром факела ~2 мм и концентрацией СВЧ-мощности, поглощаемой в объеме факела >103 Вт/см3, эффективен для эпитаксиального наращивания слоев на монокристаллах синтетического алмаза. Структура осажденной пленки толщиной до 10 мкм качественной морфологии исследована оптическим микроскопом, а также методами комбинационного рассеяния и растровой электронной микроскопии.

Показано, что “точечная “ мишень в стандартном вакуумированном волноводе в магнитном поле зеркальной ловушки, образованной двумя дисковыми магнитами, намагниченными соосно в направлении, перпендикулярном вектору электрического поля, является источником тормозного рентгеновского излучения электронов, ускоренных в ЭЦР-разряде, причем с широким спектром энергий квантов до 0,8 МэВ. Мощность дозы источника ~ 1 Р/ч. Источник, питаемый от бытовой СВЧ-печи, имеет небольшие размеры и вес, прост в эксплуатации и пригоден в качестве лабораторного инструмента, в частности, в радиобиологии и интроскопии. Проходя через объект, поле рентгеновского излучения регистрируется цифровой камерой с помощью высокочувствительного рентгенофлуоресцентного экрана, который преобразует его в оптическое изображение.

Работа посвящена изучению возможности применения метода плазмохимического синтеза поликристаллических алмазных плёнок в плазме факельного СВЧ-разряда при атмосферном давлении для покрытия рабочей поверхности твердосплавных режущих инструментов с целью увеличения их износостойкости. Режущий инструмент из поликристаллических алмазов находит применение, прежде всего, в станкостроении, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, авиастроении при точении цветных металлов, титановых, абразивных алюминиевых сплавов, керамических и композиционных материалов. Лучший способ повысить прочность и устойчивость к износу твердосплавных режущих инструментов состоит в том, чтобы на поверхность твердосплавных или PDC-режущих вставок дополнительно нанести монолитный поликристаллический CVD-алмазный слой. Непосредственному нанесению поликристаллического алмазного слоя на поверхность резцов с хорошей адгезией мешает наличие кобальта, цементирующего режущие инструменты. Обсуждаются вопросов выбора лучшего материала и технологии создания изолирующего слоя между алмазом и твердым сплавом и технологии последующего осаждения на него алмазного покрытия в плазме СВЧ-факела.

Повышение требований к режущим инструментам, используемым в разных сферах деятельности, начиная от обработки твёрдых материалов до хирургических операций, в отношении твёрдости, химической инертности и стойкости к износу заставляет совершенствовать существующую технологию производства алмазного инструмента, последовательно приближая эти параметры к характеристикам самого алмаза. Вопрос жизнестойкости инструментов наиболее актуален сегодня в нефтегазодобывающей отрасли, где для бурения скальных пород используются вращательные долота, оснащенные PDC (Polycryиstalline Diamond Cutter) фрезами, которые производят спеканием при чрезвычайно высоких значениях давления и температуры.

В обзоре рассматриваются особенности производства PDC-резцов, их характеристики и ограничения по условиям применения. Стойкость PDC-фрез, цементированных кобальтом, ограничена максимально допустимой температурой 700 оС из-за разницы коэффициентов температурного расширения алмазного абразива и цементирующей связки, а также из-за графитизации алмаза кобальтом. Обзор ориентирован на инженеров, связанных с обработкой твёрдых и абразивных материалов. В нём объединены сведения, представленные в российских и зарубежных публикациях по вопросам технологии производства PDC-резцов и их упрочнения методами, СVD-осаждения поликристаллических алмазных плёнок. В заключение обсуждаются возможности применения СВЧ-реакторов ARDIS-100 и СВЧфакела для CVD-синтеза алмазных покрытий.