Seliverstov, I.

Seliverstova, S.

Сєліверстова, С. Р.

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Всеукраїнська науково-практична конференція «Обладнання і технології сучасного машинобудування» присвячена пам’яті професора Нагорняка Степана Григоровича  11 – 12 травня 2017року, м. Тернопіль, Україна 153  УДК 621.793.74 І.А. Сєліверстов1, канд. техн. наук, доц.; С.Р. Сєліверстова2, канд. техн. наук, доц. 1 Херсонський національний технічний університет, Україна 2 Херсонська державна морська академія, Україна  ВИКОРИСТАННЯ ПЛАКОВАНИХ ПОРОШКІВ ДЛЯ НАНЕСЕННЯ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ  І. Seliverstov, Ph.D., Assoc.Prof.; S. Seliverstova, Ph.D., Assoc. Prof. USE OF THE PLATED POWDERS FOR PLASMA SPRAY COATINGS  Сучасні газотермічні покриття дозволяють вирішити ряд проблем в інженерії поверхні, пов'язаних із захистом деталей машин, елементів конструкцій і окремих вузлів від зносу, впливу високих температур, напруг і агресивних корозійно-ерозійних середовищ. Особливу увагу при цьому приділяється створенню нового класу композиційних покриттів на основі багатокомпонентних сумішей порошків металів, сплавів, кераміки, що містять, в тому числі, ультрадисперсні або нанорозмірні складові[1]. Перспективним також для підвищення експлуатаційних характеристик плазмових покриттів є застосування плакованих керамічних порошків, зокрема за допомогою вакуумно-дугового методу. Даний метод, дозволяє в широкому діапазоні управляти параметрами процесу і властивостями конденсатів за рахунок наявності високо іонізованої складової в продуктах ерозії катода. Використовуючи катоди з різних металів і змінюючи склад середовища в робочому просторі, а також режими роботи вакуумної установки можна створювати багатошарові, дискретні, градієнтні і наноструктурні плівки[2]. Плазмове нанесення покриттів на деталі машин, як технологія поверхневої модифікації, є ефективним і економічним способом підвищення різних  властивостей матеріалу, які у свою чергу залежать від гами різноманітних  композицій внесених у покриття [3]. Слід зазначити, що якість плазмових покриттів багато в чому визначається якістю вихідних продуктів, серед яких застосування  плакованих порошків представляє особливий науковий інтерес, їх застосування може гарантовано забезпечити потрібний хімічний склад покриття і механічні властивості. В роботі, напилення плакованих порошків здійснювали на плазмотроні з виносним анодом і додатковим обдуванням плазмового струменя концентричним потоком захисного газу. В якості плазмоутворювального та захисного газу використовували аргон. Робочий струм встановлювався в межах 100-120 А, напруга 50-60 В, витрати плазмоутворювального газу ~ 3 л/хв витрати захисного газу ~ 0,5 л/хв, діаметр сопла 2 мм. Дані конструкційні особливості і режимні параметри забезпечують формування ламінарного плазмового струменя з максимальною довжиною, що сприяє кращому розплавленню оболонки та ядра порошку і захисту частинок від окислення. У якості основи застосовувались зразки з низьковуглецевої сталі, які попередньо  піддавалися струменево – абразивній обробці. Для напилення використовували порошки оксиду алюмінію фракцією 40-60мкм, плакованого двошаровим покриттям з титану , міді та алюмінію, відповідно А12О3-Тi-Сu і А12О3-Тi-А1. За допомогою  аналітичної растрової мікроскопії проводилось дослідження Всеукраїнська науково-практична конференція «Обладнання і технології сучасного машинобудування» присвячена пам’яті професора Нагорняка Степана Григоровича  154 11 – 12 травня 2017року, м. Тернопіль, Україна  загального характеру  розподілу хімічних елементів досліджуваної зоні покриття. Визначення хімічного складу в локальних областях та в області фазових виділень та сегрегації. За хімічним аналізом покриття встановлено, що застосування  отриманого плакованого порошку забезпечує повний перенос металевої фази в процесі утворення плазмового покриття. Аналіз випробувань на міцність зчеплення свідчить про достатньо високі значення σ0 при значеннях металевої частки на рівні 2-5 %, встановлено, що максимальні значення σ0, які досліджувались у вказаному інтервалі товщин мають покриття з А12О3-Тi-А1, однак слід зазначити, при збільшені товщини міцність зчеплення у цих покриттів знижується у порівнянні з покриттями на основі А12О3-Тi-Сu, що обумовлюється наявністю більшого часу перебування покриття у зоні термічного впливу плазмового струменя, і це призводить до збільшення дефектів покриття пір та інше. Дослідження методом склерометрії показали досить стабільні значення твердості HGV( когезійної міцності) і НV (твердість при склерометріі – дряпанні індентором Віккерса) у покриттів на основі плакованих порошків, що характеризує високу рівномірність розподілу металевої і керамічної фази у складі покриття. Визначено, що найбільшою твердістю і когезійною міцністю володіють покриття на основі порошків Al2О3/Ті/Al, а найменшою – на основі  механічної суміші Al2О3 – NіAl, крім того, у даного типу покриття значно відрізняються значення твердості HGV, що пов’язано зі значною нерівномірністю металевої і керамічної фази. У ході ерозійних випробуваннь на пристрої з постійним відео фільмуванням відмічено, що стабільно низьке зношування спостерігається у зразків з покриттям на основі Al2O3, плакованого титаном та алюмінієм, знос покриттів на основі неметалізованого Al2O3 у 7-8 разів вищий ніж у покриттів з плакованим порошком. Таким чином, у роботі експериментально показано, що плазмовим напиленням з порошкових сумішей на основі Al2O3, можна отримати зносо і корозійнотривкі покриття з високою когезійною і адгезійною міцністю. Плакування порошку Al2O3 титаном та алюмінієм забезпечує підвищення зносотривкості покрить на його основі у 7-8 разів. Ці ж зразки виявляють високу корозійну стійкість у 10 % розчині H2SO4.  Література:  1. Руденская Н.А. Новые плазменные покрытия многофункционального назначения и их самоорганизация/ Н.А. Руденская // Защита металлов. – т. 40, № 2.– 2004. – С. 173 – 177. 2. Костржицкий А.И. Многокомпонентные вакуумные покрытия / А.И. Костржицкий, О.В. Лебединский. – М.: Машиностроение, 1987. – 208 с. 3. Хокинг М. Металлические и керамические покрытия/ М. Хокинг, В. Васантасри, П. Сидки. – М.: Мир, 2000. – 518 с.    

Use of the plated powders for plasma spray coatings

http://elartu.tntu.edu.ua/bitstream/lib/22710/2/ETME_2017_Seliverstov_I-Use_of_the_plated_powders_153-154.pdf

Use of the plated powders for plasma spray coatings

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Ternopil National Ivan Puluj Technical University