RU2029792C1 - Способ плазменного напыления покрытий - Google Patents
Способ плазменного напыления покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2029792C1 RU2029792C1 SU5023398A RU2029792C1 RU 2029792 C1 RU2029792 C1 RU 2029792C1 SU 5023398 A SU5023398 A SU 5023398A RU 2029792 C1 RU2029792 C1 RU 2029792C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- plasma
- coatings
- water
- coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам газотермического наполнения покрытия, в частности к способам плазменного напыления. Сущность изобретения: плазменное напыление покрытий проводят под водой по периферии сопла либо сопловой насадки, эжектируют воду из окружающей среды в количестве 1 - 10 г/с. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области газотермического напыления покрытий, в частности к способам плазменного напыления.
Известен способ плазменного напыления покрытий, включающий зажигание дуги плазмотрона и выход на рабочие режимы на воздухе, после чего плазмотрон погружают в воду и проводят напыление покрытия в воде [1].
Испарение воды вокруг плазменной струи позволяет увеличить давление газов в самой плазменной струе, в результате чего улучшается теплообмен напыляемого материала с газами струи, и частицы лучше проплавляются и образуют более плотные покрытия. Интенсивное охлаждение покрытия в воде снижает остаточные напряжения, что увеличивает прочность сцепления покрытия с основой.
Недостатком способа является сравнительно невысокое увеличение давления газов в плазменной струе, что не позволяет значительно увеличить плотность покрытий из тугоплавких металлов и керамик и подавить процессы сублимации и термической диссоциации напыляемых материалов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ плазменного напыления покрытий, включающий осуществление процесса под водой с регулируемым давлением в камере при вводе порошка напыляемого материала в сопло в либо сопловую насадку [2].
Процесс плазменного напыления осуществляют в специальном автоклаве, на 3/4 заполненном водой. Избыточное давление создается и регулируется в автоклаве с помощью сжатого воздуха. Увеличение давления окружающей среды приводит к соответствующему увеличению давления газов в плазменной струе. В результате улучшается проплавление частиц напыляемого порошка в струе, что увеличивает плотность покрытий. Увеличение давления также подавляет процессы сублимации и термической диссоциации напыляемого материала.
Недостатком способа является сравнительно небольшое увеличение давления газов в плазменной струе и, следовательно, небольшое увеличение плотности покрытий и влияние на сублимацию и термическую диссоциацию материала. Для достижения ощутимого результата следует значительно увеличить давление в автоклаве, что существенно усложняет аппаратуру и технологию напыления.
Целью изобретения является увеличение плотности покрытий и подавление процессов сублимации и термической диссоциации напыляемого материала в плазменной струе при подводном напылении.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в сопло либо сопловую насадку эжектируют воду из окружающей среды в количестве от 1 до 10 г/с.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что вода, испаряющаяся под воздействием высокотемпературных газов плазменной струи в малом замкнутом объеме (сопле либо сопловой насадке) приводит к увеличению давления газов в этом объеме по сравнению с "открытой" плазменной струей (во втором случае рассматриваемый объем - уже вся камера). Увеличение давления в плазменной струе приводит к интенсификации теплообмена газов с напыляемыми частицами, что увеличивает их температуру и, следовательно, плотность покрытий.
Эжекция воды по периферии сопла либо сопловой насадки позволяет дополнительно "обжать" плазменную струю и свести к минимуму охлаждение газов водой. Обжатие плазменной струи увеличивает ее температуру, а также не позволяет напыляемым частицам выйти за ее пределы, то есть улучшается распределение частиц в струе. Это уменьшает возможность попадания непрогретых частиц в покрытие, что также увеличивает плотность покрытий.
Рост давления газов в плазменной струе подавляет процессы сублимации и термической диссоциации напыляемых материалов, таких как карбиды, нитриды, сложные оксиды и т.д.
При эжектировании воды в сопло или сопловую насадку в количестве менее 1 г/с увеличение давления газов в плазменной струе незначительно, а при эжектировании воды в количестве более 10 г/с происходит "захолаживание" плазменной струи (уменьшение теплосодержания струи на величину, затрачиваемую на испарение воды). Последнее приводит к уменьшению температуры частиц и, следовательно, уменьшению плотности покрытий.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
П р и м е р 1. Проводили нанесение покрытия из порошка молибдена фракции 20-40 мкм. Покрытия наносили на поверхность образцов из стали размером 40х100х2. Покрываемую поверхность образцов предварительно подвергали струйно-абразивной обработке корундом. Покрытия наносились в камере, заполненной на 3/4 объема водой. Для нанесения покрытий использовался комплекс оборудования фирмы "Плазма-Техник АГ" типа "Allgas" с плазмотроном F4. Нанесение покрытий проводили на образцы, размещенные на специальной оснастке. При нанесении покрытий по прототипу в плазмотроне использовали стандартное сопло-анод с подачей порошка в сопло, а по предлагаемому изобретению применяли сопло-анод с подачей в сопло порошка и эжекцией воды из окружающей среды через шесть отверстий диаметром 0,5 мм, расположенных радиально на расстоянии 12 мм до среза сопла. Напыление проводили при давлении сжатого воздуха в камере 1 бар.
Режимы нанесения покрытия: ток дуги 600 А, напряжение 65 В, расход плазмообразующих газов - аргона 50 л/мин, водорода 8 л/мин, расход порошка 0,60 г/с, расход транспортирующего газа (аргона) 4,5 л/мин, дистанция напыления 20 мм. Покрытия наносились на шесть групп образцов по четыре образца в каждой. Для получения сравнительных данных параллельно проводили получение покрытий по способу, описанному в прототипе.
Пористость покрытий определяли металлографическим методом на поперечных шлифах покрытий.
Сравнительные данные испытаний покрытий, полученных по прототипу и предлагаемому изобретению, приведены в табл. 1.
П р и м е р 2. Проводили нанесение покрытия из порошка карбида титана, стехиометрическим составом TiС0,97 и фракцией порошка 20-40 мкм. Нанесение проводилось аналогично приведенному в примере 1. Давление сжатого воздуха в камере составляло 5 бар. При нанесении покрытий по предлагаемому изобретению применяли сопло-анод с анодной насадкой с подачей порошка в сопло и эжекции воды в сопловую насадку, а по прототипу - с подачей порошка в сопловую насадку. Влияние режимов нанесения покрытия на процессы сублимации и термической диссоциации оценивались по изменению стехиометрии каpбида титана методом рентгеноспектрального анализа.
Режимы нанесения покрытия: ток дуги 650 А, напряжение дуги - 60 В, расход плазмообразующих газов: аргона 30 л/мин, водорода 10 л/мин, расход порошка 0,10 г/с, расход транспортирующего газа 4,0 л/мин, дистанция напыления 16 мм.
Сравнительные данные испытаний покрытий, полученных по прототипу и предлагаемому изобретению, приведены в табл. 2.
Как видно из табл. 1 и 2 (примеры 3-5), пористость покрытий, нанесенных по предлагаемому изобретению, в 1,5-2,0 раза ниже по сравнению с покрытием, полученным по способу-прототипу.
Однако при изменении значений режимов способа (в табл. 1 и 2 примеры 2, 6) за границы, указанные в формуле изобретения, плотность покрытий снижается. Данные табл. 2 показывают также, что использование предлагаемого изобретения позволяет подавлять процессы сублимации и термической диссоциации напыляемого материала (карбида титана) и формировать покрытия со стехиометрией, аналогичной стехиометрии исходного карбида титана в исходном порошке.
Claims (1)
- СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ, включающий осуществление процесса нанесения покрытий под водой с регулируемым давлением воды в камере и вводом напыляемого материала в сопло либо в сопловую насадку, отличающийся тем, что в плазменной среде по периферии сопла либо сопловой насадки эжектируют воду из окружающей среды в количестве 1 - 10 г/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5023398 RU2029792C1 (ru) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Способ плазменного напыления покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5023398 RU2029792C1 (ru) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Способ плазменного напыления покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2029792C1 true RU2029792C1 (ru) | 1995-02-27 |
Family
ID=21594997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5023398 RU2029792C1 (ru) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Способ плазменного напыления покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2029792C1 (ru) |
-
1992
- 1992-01-22 RU SU5023398 patent/RU2029792C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 284881, кл. C 23C 7/00, 1972. * |
2. E. Lugscheider, B.Bugsel // Underwater - Plasma - Spraying // 1 st Plasma - Technik Simposium 3, p.55-62, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0445353B1 (en) | Electric arc spraying of reactive metals | |
Li et al. | Formation of an amorphous phase in thermally sprayed WC-Co | |
KR960013922B1 (ko) | 고밀도의 열 스프레이 코팅 장치 및 방법 | |
US6258416B1 (en) | Method for forming a coating on a substrate by thermal spraying | |
US4853250A (en) | Process of depositing particulate material on a substrate | |
US5466906A (en) | Process for coating automotive engine cylinders | |
US6497922B2 (en) | Method of applying corrosion, oxidation and/or wear-resistant coatings | |
US5906757A (en) | Liquid injection plasma deposition method and apparatus | |
CA1040684A (en) | Spraying atomised particles | |
US6322856B1 (en) | Power injection for plasma thermal spraying | |
US3503787A (en) | Method of making refractory aluminum nitride coatings | |
US5356674A (en) | Process for applying ceramic coatings using a plasma jet carrying a free form non-metallic element | |
JPH0755869B2 (ja) | レーザを用いたセラミックス製品の表面処理方法 | |
RU98111495A (ru) | Наноструктурные сырьевые материалы для термического напыления | |
US4810284A (en) | Method and apparatus for producing metal powder | |
GB2394479A (en) | Cold Spray Process for Coating Substrates | |
RU2499078C1 (ru) | Способ получения эрозионностойких теплозащитных покрытий | |
EP0270265A1 (en) | Making composite metal deposit by spray casting | |
CN1204979C (zh) | 层流等离子体喷涂装置及方法 | |
RU2029792C1 (ru) | Способ плазменного напыления покрытий | |
Takalapally et al. | A critical review on surface coatings for engineering materials | |
CA2032172C (en) | Process for applying ceramic coating using a plasma jet carrying a free form non-metallic element | |
JPS58202062A (ja) | 熱スプレ−方法及び熱スプレ−装置 | |
US4901921A (en) | Particle injection device for thermal spraying | |
JPH05171399A (ja) | 溶射コーティング方法及び装置 |