Способ напыления

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для нанесения газотермических покрытий с высокими значениями адгезии и когезии. На подложку одновременно воздействуют активирующими и напыляемыми частицами. Пятна напыления активирующих и напыляемых частиц совмещают. Происходит механоактивация поверхности подложки и покрытие активирующими частицами и удаление слабосцепленных частиц покрытия. Углы напыления 40-45^o. Изобретение позволяет увеличить эффективность механоактивации и повысить значения адгезии и когезии покрытия.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к формированию защитных покрытий газотермическим напылением.

Большой круг технических аппаратов требует формирования на своей поверхности покрытий с заданным уровнем пористости и имеющих достаточно высокие значения адгезии и когезии.

Известен способ напыления, в котором процесс предварительной активации подложки частицами проводят последовательно с процессом напыления. Для уменьшения до минимума времени между этими операциями их проводят в одной камере [1], что повышает величину адгезии покрытия к подложке.

Наиболее близким способом напыления к разработанному способу напыления является способ, в котором операцию обработки поверхности подложки и покрытия активирующими частицами и процесс формирования покрытия напыляемыми частицами проводят послойно [2]. После напыления монослоя идет его обработка активирующими частицами. Причем пятна для активирующих и напыляемых частиц, которые ограничивают области их расположения на подложке, граничат друг с другом. Угол соударения активирующих и напыляемых частиц с подложкой близок к 90^o. Этот способ напыления является прототипом к разработанному способу напыления. Обработка активирующими частицами монослоев покрытия в процессе напыления позволяет повышать величину когезии монослоя покрытия за счет механической активации его поверхности и уплотнения монослоя.

В то же время в способе, описанном в прототипе, есть и недостатки. Пятна, в пределах которых активирующие и напыляемые частицы падают на покрытие, не совмещены друг с другом. В результате обработка покрытия производится только после напыления очередного монослоя покрытия, его поверхностного слоя. В результате слабосцепленные частицы внутри напыленного монослоя не сбиваются активирующими частицами. Более того, при углах обработки примерно 90^o остроугольными активирующими частицами количество осколков от этих частиц в подложке и в покрытии максимально.

Разработан новый способ напыления, в котором устранены недостатки, присущие способам напыления, описанным в аналоге и прототипе. С целью получения пористых покрытий с высокими значениями адгезии и когезии механическая активация подложки и покрытия ведется одновременно с процессом напыления. Для этого пятна от активирующих и напыляемых на поверхности подложки совмещают и оба процесса ведут при углах соударения частиц с подложкой, равных (40-45)^o.

Совмещение пятен позволяет с большой эффективностью сбивать слабосцепленные частицы покрытия активирующими частицами. Поскольку пятна активирующих и напыляемых частиц совмещены, то удаление слабосцепленных частиц происходит и внутри напыляемого монослоя, а следовательно, по всему сечению покрытия. Удаление из покрытия слабосцепленных частиц активирующими частицами под углами 40-45^o более эффективно по сравнению с обработкой при углах 90^o из-за наличия сдвигающей компоненты при острых углах, в то время как при нормальных углах существует только уплотняющая компонента воздействия.

Совмещение пятен напыления для активирующих и напыляемых частиц существенно увеличивает эффективность механической активации поверхности подложки и формируемого покрытия вследствие уменьшения до минимума времени между механической активацией и осаждением напыляемых частиц, формирующих покрытие.

Соударение активирующих частиц с подложкой (покрытием) под острым углом (40-45)^o в 2 раза уменьшает содержание осколочных частиц, отстающих от соударения активирующих частиц остроугольной формы, что увеличивает адгезию и когезию покрытия.

Примеры использования разработанного способа напыления.

1. Плазменное напыление порошка диоксида циркония (ток дуги плазмотрона 600 А, напряжение на дуге плазмотрона 70 В). Порошок карбида кремния подается на подложку через дополнительное сопло. Пятно напыления диоксида циркония, формирующего покрытие, на подложке совмещают с пятном соударения активирующих частиц карбида кремния. Угол наклона осей конусов диоксида циркония и карбида кремния равен 45^o. При таких режимах напыления формируется покрытие с пористостью 18-20% и адгезией 4,0 кГ/мм².

2. Плазменное напыление порошка диоксида циркония (ток дуги плазмотрона 600 А, напряжение на дуге плазмотрона 70 В). Порошок карбида кремния подается на подложку через дополнительное сопло. Пятно напыления диоксида циркония, формирующего покрытие, на подложке совмещают с пятном соударения частиц карбида кремния. Угол наклона осей конусов диоксида циркония и карбида кремния равен 40^o. При таких режимах напыления формируется покрытие с пористостью 20-25% и адгезией 3,5 кГ/мм².

Литература 1. Метод газотермического напыления при пониженном давлении: заявка 3013555 Япония, МКИ⁵ С 23 С 4/02, С 23 С 4/12 /Канэко Томоеси, Хисада Хидео; К. к Комацу сэйсакусе. - 64 - 146984; Заявл. 09.06.89; Опубл. 22.01.91 //Кокай токке кохо. Сер 3(4). - 1991. - 4.- С.323-325. - Яп.

2. Hans-Dieter Steffens, Waltraut Brandl, Rainer Podleschny. Unfersuchungen zum EinfluB des Kugelstrahlens auf das Korrosionsverhalten von flamm- und lichfbogengespritzten Chrom-Nickel-Stahlschichten. Schweifien und Schneiden. 1991, v.43, N6, p.336-340.

Формула изобретения

Способ напыления покрытия, включающий газотермическое напыление порошка на поверхность подложки и механическую активацию формируемого покрытия активирующими частицами, отличающийся тем, что механическую активацию и напыление проводят одновременно, для чего пятна напыления порошка и активирующих частиц на подложке совмещают при угле наклона осей конусов напыления к подложке, равном 40-45°.