Осаждение алмазных пленок химическим газофазным методом (CVD-метод) на твердосплавный режущий инструмент

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

 

Кафедра микропроцессорных средств автоматизации

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ИССЛЕДОВАНИИ

по дисциплине Правовое обеспечение инновационной деятельности __________________________________________________________ Тема: Осаждение алмазных пленок химическим газофазным методом (CVD-метод) на твердосплавный режущий инструмент   Вариант ____6____

 

 

Выполнил студент гр.  ___ИН-12_____   ____________Килина Е.Л.___________ (Фамилия И.О.) ____________Марсаль Я.С.__________ (Фамилия И.О.) __________________________________ (дата, подпись)   Проверил ___доцент каф. МСА_______ (должность) ___________ Трусов В.А.____________ (Фамилия И.О) _________________________________ (оценка) _________________________________ (дата, подпись)

 

 

Пермь 2014 г. 
Список исполнителей

ФИО	Кафедра	Специальность
Килина Е.Л.	МСА	ИН-12б
Марсаль Я.С.	МСА	ИН-12б

 

РЕФЕРАТ

84 с., 2 табл., 6 рис.,  4 прил., 9 источников

ОСАЖДЕНИЕ, АЛМАЗНАЯ ПЛЕНКА, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ, CVD-МЕТОД.

Объектом исследования являются технологии осаждения алмазных пленок, обеспечивающие покрытие твердосплавного режущего инструмента.

Целью работы является изучение оптимальной технологии нанесения алмазных пленок на твердосплавный режущий инструмент и повышение механических свойств твердосплавного режущего инструмента с алмазным покрытием.

 В проведенном  исследовании рассматриваются патенты российских и зарубежных исследователей и разработчиков  в области технологии нанесения алмазных пленок, дается оценка техническому уровню и тенденциям развития техники в обрабатывающей промышленности.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение……………………………………………………………………	5
Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц, терминов…………………………………………….……………………	6
Общие данные об объекте исследований…………..…………………..	7
Аналитическая часть……………………………..………………………	9
Найденная патентная информация………………………………….	10
Найденная научно-техническая информация ……………………...	12
Заключение………………………………………….….………….…………	19
Приложение А…………………………………………….………………….	21
Приложение Б ..…………………………………………….………………..	23
Приложение В………………………………………….……....…………….	26
Приложение Г………………………………………………………………..	39

 

Введение

Объектом исследования является алмазная пленка, которую наносят на твердосплавный режущий инструмент химическим газофазным методом.

Цель работы:

1. определить уровень развития техники в области обрабатывающей промышленности.

Задачи патентного исследования:

1. определить способы нанесения алмазных пленок ;
2. определить способы получения алмазных пленок;
3. изучить отрасль, в которой наиболее часто применяются алмазные пленки;
4. исследовать улучшения свойств инструментов с нанесенным алмазным покрытием;
5. изучить химический газофазный метод (CVD-метод)

 

 

1. Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц, терминов

Патент  - это охранный документ, удостоверяющий исключительное право,  авторства и приоритет изобретения, а так же срок действия.

Патентные исследования - это целый комплекс мероприятий, выполняемых разработчиком для выявления путем сопоставления определенных признаков и показателей разрабатываемого объекта техники с показателями аналогичных по назначению и функционированию объектов, содержащихся в патентных и других источниках информации.

 

CVD-процесс (англ. Chemical vapor deposition - химическое парофазное осаждение) - химический процесс, используемый для получения высокочистых твёрдых материалов. Процесс часто используется в индустрии полупроводников для создания тонких пленок.

СВЧ - сверхвысоких частот техника, техника СВЧ, область науки и техники, связанная с изучением и использованием свойств электромагнитных колебаний и волн в диапазоне частот от 300 Мгц до 300 Ггц.

МПК (МКИ) - международная патентная классификация (международная классификация изобретений);

НКИ - национальная классификация изобретений;

МПКО - международная классификация промышленных образцов;

НТИ - научно-техническая информация;

ГС - гармонизированная система (гармонизированная товарная номенклатура);

СМТК - стандартная международная торговая классификация ООН;

УДК              - универсальная десятичная классификация;

ББК              - библиотечно-библиографическая классификация;

ГРНТИ          - государственный рубрикатор научно-технической информации.

 

 

 

 

2. Общие данные об объекте исследования

 

Начало работы: 12.09.2014

Окончание работы: 30.12.2014

Алмаз – самый твердый из известных материалов, имеет самый низкий коэффициент термического расширения, химически инертен и износоустойчив, обладает низким коэффициентом трения, высокой удельной теплопроводностью, является диэлектриком и оптически прозрачным от ультрафиолета (УФ) до далекого инфракрасного (ИК).

 Алмазы уже нашли себя во многих разнообразных приложениях, включая, конечно, использование их как в качестве драгоценных камней, так и в качестве теплоотводов, абразивных материалов и вкладышей, либо износостойких покрытий для режущих инструментов.

Интерес к алмазам во всем мире еще более возрос благодаря  современному открытию, что возможно выращивать поликристаллические алмазные пленки, или алмазные покрытия с помощью весьма разнообразных методов химического газофазного осаждения (CVD).

Процесс химического газофазного осаждения, как это вытекает из его названия, включает химическую реакцию в газовой фазе, происходящую над поверхностью твердой подложки, в результате которой происходит осаждение конечного продукта реакции на поверхность данной подложки. Все CVD-методы для создания алмазных пленок требуют способа активации углеродсодержащих молекул исходного продукта реакции. В число этих методов входят термический (например, с горячей проволокой) либо плазменный метод (плазма тлеющего разряда, высокочастотная плазма, СВЧ-плазма) или применение плазменного горения (оксиацетилен, либо плазменные горелки). 

CVD метод  позволяет получать поликристаллические  плёнки алмаза диаметром от 1 мм  до 50 см, и толщиной от долей  мкм до 3 мм и более. В отличие  от роста при высоких давлениях  и температурах, химическое осаждение из газовой фазы происходит в метастабильных условиях: при пониженных давлениях до 30÷400 мм рт ст (4÷54 кПа) и температурах подложки 870÷1370 К. При этом типичные линейные скорости роста лежат в диапазоне 1÷10 мкм/ч и лишь для одного, мало распространённого метода (осаждение из пламени), достигают 100 мкм/ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Аналитическая часть

Патентные исследования проведены на основании задания «Осаждение алмазных пленок химическим газофазным методом (CVD- метод) на твердосплавный режущий инструмент» в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 на патентную чистоту на территории Российской Федерации(РФ).

Результаты поиска оформляются в виде отчета о поиске в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.

Отчет содержит ряд таблиц.

Таблица В.6.1 - «Патентная документация» внесены сведения обо всех официально зарегистрированных объектах патентного права, непосредственно относящихся к предмету поиска.

Таблица В.6.2 - «Научно – техническая, конъюктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации» внесены сведения обо всех официальных источниках, содержащих информацию, непосредственно относящихся к предмету поиска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1Обработанные найденные патентные источники информации

3.1.1Формирование матрицы сопоставления найденных патентных источников информации с поставленными задачами

Задачи         Номер патента	Определение способов получения алмазных пленок	Определение способов нанесения алмазных пленок	Изучение отраслей, в которых наиболее часто применятся алмазные пленки	Исследования улучшения свойств инструментов с нанесенным алмазным покрытием	Изучение химического газофазного метода(CVD-метод)
RU 2105379	+	-	-	-	+
RU 2158037	+	-	-	+	+
RU 2158036	+	-	-	+	+
RU 2054056	+	-	-	+	-
RU 2023325	+	-	-	-	-
RU 2045474	+	-	+	-	-
RU 2118997	+	-	-	-	-
RU 2497981	+	+	-	-	+
RU 2130823	-	+	+	-	+
RU 2497978	-	+	-	+	-
RU 2529141	+	+	-	-	-
RU 2389833	+	-	-	-	+
US 5,852,341	+	+	+	-	-
US 6,204,595	-	+	-	-	-
US 5,571,616	+	-	-	+	+
US 5,571,615	+	-	-	+	+
US 5,273,788	+	+	+	-	-
US 6,447,843	+	+	-	+	+
US 5,204,210	+	+	-	+	+
US 5,270,077	-	-	-	+	+
US 8,597,732	-	-	+	+	+
US8,551,890	+	-	-	-	+
US 5,749,966	+	+	+	-	+
US 5,505,158	-	-	-	+	+
US 5,154,945	+	+	-	-	-
JP 2014-152394	+	+	+	-	-
US5260106 A	-	-	-	+	+
US 20060228479	+	+	+	-	-
WO2014196095	-	-	-	+	-
US 08784766	+	-	-	-	-
CN102719804	-	+	+	-	-
WO2014157560	-	-	+	+	+
JP 2011105585	+	+	+	-	-

 

3.1.2. Краткий обзор патентных источников информации

Краткий обзор патентных источников информации приведен в Приложении Г п.1.

3. Исходные данные найденных патентных источников информации

Исходные данные найденных патентных источников информации приведены в Приложении Г п.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Найденные Научно-технические источники информации

1. Формирование матрицы сопоставления найденных научно-технических источников информации с поставленными задачами.

Задачи             Источник научно- технической информации	Определение способов получения алмазных пленок	Определение способов нанесения алмазных пленок	Изучение отраслей, в которых наиболее часто применятся алмазные пленки	Исследования улучшения свойств инструментов с нанесенным алмазным покрытием	Изучение химического газофазного метода(CVD-метод)
1.Алмазные пленки	+	+	-	-	+
2. Алмаз в электронной технике	+	+	-	-	-
3. Химическое парофазное осаждение	+	-	-	-	+
4. CVD-алмазы. Применение в электронике	-	-	-	+	+
5. Алмазные теплоотводы в конструкции полупроводниковых приборов. Обзоры по электронной технике	-	+	+	-	-
6. Выращивание плазменными методами пленок алмаза и родственных материалов	+	+	+	+	-
7.Двухслойные теплоотводящие диэлектрические подложки алмаз-нитрид алюминия. – Микроэлектроника	-	-	+	+	+
8. УФ-детекторы на основе поликристаллических алмазных пленок для эксимерных лазеров.– Квантовая электроника	+	+	-	-	-
9.  Пленки алмаза и алмазоподобных материалов: формирование, строение и применение в электронике.—Высокие технологии в промышленности России	+	+	+	+	-
10.  Измерение теплопроводности поликристаллического CVD алмаза методом импульсных динамических решеток – Квантовая электроника	-	-	-	+	+
11. Алмазные пленки и пленки  родственных материалов	+	+	-	-	+
12.  Синтез безводородных пленок алмазоподобного углерода	+	+	-	-	-
13. Химическая энциклопедия	+	+	+	-	-
14.Промышленные нанотехнологии.Методы и оборудования Для нанесения износотойких покрытий.	-	-	-	+	+
15. Применение CVD-метода элементоорганических  соединений	-	-	-	-	+
16. CVD-метод. Химическое парофазное осаждение	+	-	-	+	+
17.Химическое осаждение из газовой  фазы	-	-	-	+	-
18.Термодинамические аспекты неорганической химии	-	-	-	-	+
19.Формирование слоев к поверхносям с алмазоподобной структурой.	+	+	-	-	-
20.Работоспособность режущего инструмента  с износостойкими покрытиями	-	-	-	+	+
21. Нанесение покрытий на быстрорежущий  инструмент	-	-	-	+	+
22. Методы получения пленок и покрытий из высокотемпературных сверхпроводнков,	+	+	-	+	+
23. Получение тонких пленок методом CVD, Сверхпроводимость: исследования и разработки	+	+	+	+	+
24. Principles of Chemical Vapor Deposition	-	-	-	-	+
25.An Integrated Engineering Desing	-	-	-	+	+
26. For Advanved Materials	+	+	-	-	+
27. Chemical Vapour Deposition: Precursors, Processes and Applications	+	+	+	-	-
28. Handbook of Chemical Vapor Deposition: Principles, Technology and Applications	-	+	-	+	-
29. Chemical Vapor Deposition: Proceedings of the Fourteenth International Conference and EUROCVD-11	+	+	-	-	-
30. Chemical Vapor Deposition: Principles and Applications	+	+	+	-	-
31. CVD of Nonmetals	-	-	-	+	+
32. CVD of Compound semiconductors: precursor synthesis, development and applications.	-	-	-	+	+
33.  Handbook of Chemical Vapor Deposition: Principles, Technology and Applications, 2nd Ed	+	+	-	-	-
34. CVD of Nonmetals	-	-	-	+	+
35. Proceedings of the Symposium on Fundamental Gas-Phase and Surface Chemistry of Vapor-Phase Materials Synthesis	+	+	-	-	-
36. Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings: Science, Applications and Technology	+	+	+	-	-
37. The Chemistry of Metal CVD	-	-	-	+	+
38. Chemical Vapor Deposition	+	+	+	-	-
39. Phenolic Resins: A Century of Progress: A Century of Progress	+	+	+	+	-
40. Chemical Vapor Deposition of Refractory Metals and Ceramics	+	+	-	-	-
41. Low-Pressure Synthetic Diamond: Manufacturing and Applications.	-	-	-	+	+
42. Electronic devices from diamond-like carbon. – Semicond.	-	-	-	+	+
43. Applications of diamond substrates for advanced high density packaging.	-	-	-	+	+
44. Laser-induced dynamic transient application for thermal conductivity measurements of CVD diamond	-	-	-	+	+
45. Thermal conductivity of CVD diamond at elevated temperatures	-	-	-	+	+
46. Processing of diamond. – Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films.	+	+	-	-	-
47. Diamond and Related Materials	+	+	+	-	-
48. Electronic devices on CVD diamond. – Low-Pressure Synthetic Diamond: manufacturing and Applications	+	-	-	+	+
49. Combustion Synthesis: Is It Most Flexible of the Diamond Synthesis Process	+	+	+	-	-