Плазмотрон для нанесения покрытий

В статье проанализированы причины применения для напыления жаростойких подслоев теплозащитных покрытий специальных конструкций плазмотронов, способствующих минимальному содержанию кислорода в зоне напыления. Подробно описана разработанная авторами конструкция плазмотрона с насадкой, позволяющая улучшить защиту плазменного потока от воздействия атмосферы. Внутрь насадки вдоль ее стенок через систему отверстий в концевой части насадки подается нагретый инертный газ (Аr). Воздух вокруг плазменной струи вытесняется, происходит дополнительное сжатие плазмы, в результате чего в покрытии уменьшается содержание кислорода и повышается эффективность осаждения материала. Дополнительное применение вольфрамовой вставки в электронном узле позволит создать пару вольфрам – вольфрам в электродном узле, что за счет высокой эрозионной стойкости, электропроводимости, теплопроводности и достаточной прочности увеличит ресурс электродного узла в 2–2,5 раза при повышении производительности напыления из-за ужесточения режимов. Приведены результаты испытаний разработанного плазмотрона и аналога на длительность непрерывной работы и интенсивность при токе 500 А, напряжении 70 В, расходе азота 45 л/мин (стандартный режим напыления оксидной керамики). На плазмотронах при одинаковых параметрах напыления получены покрытия из порошка никель–хром–алюминий–иттрий и проведен сравнительный анализ технологических свойств. Разработанный плазмотрон имеет более качественные характеристики плазменных подслойных покрытий: увеличение прочности сцепления – в 1,4 раза, коэффициента использования материала – в 1,3 раза, микротвердости – в 1,3 раза, уменьшение пористости – в 2,3 раза.

1. Нанесение покрытий плазмой / В. В. Кудинов [и др.]. М.: Наука, 1990. 406 с.

2. Газотермические покрытия / В. Н. Анциферов [и др.]. Екатеринбург: Наука, 1994. 317 с.

3. Куприянов, И. Л. Газотермические покрытия с повышенной прочностью сцепления / И. Л. Куприянов, М. А. Геллер. Минск: Навука i тэхнiка, 1990. 175 с.

4. Газотермическое напыление композиционных порошков / А. Я. Кулик [и др.]. Ленинград: Машиностроение, 1985. 199 с.

5. Теплозащитные покрытия на основе ZrO2 / А. Ф. Ильющенко [и др.]. Минск: Ремика, 1998. 128 с.

6. Акишин, А. И. Космическое материаловедение / А. И. Акишин. М.: НИИЯФ МГУ, 2007. С. 209.

7. Газотермические покрытия из порошковых материалов: справ. / Ю. С. Борисов [и др.]. Киев: Наук. думка, 1987. 544 с.

8. Оптимизация процесса напыления керамических плазменных покрытий на модели элементов экранов противометеорной защиты / Ф. И. Пантелеенко [и др.] // Машиностроение и техносфера XXI века: сб. трудов XXI Междунар. науч.-техн. конф., г. Севастополь, 15-20 сент. 2014 г. Донецк, 2014. Т. 2. С. 123-127.

9. Девойно, О. Г. Плазменные теплозащитные покрытия на основе диоксида циркония с повышенной термостойкостью / О. Г. Девойно, В. В. Оковитый // Наука и техника. 2015. № 1. С. 35-39.

10. Разработка технологии нанесения плазменных композиционных покрытий на основе диоксида циркония для систем космических аппаратов / Ф. И. Пантелеенко [и др.] // Наука и техника. 2015. № 3. С. 3-9.

11. Оковитый, В. В. Выбор оксидов для стабилизации диоксида циркония при получении теплозащитных покрытий аппаратов / В. В. Оковитый // Наука и техника. 2015. № 5. С. 26-32.

12. Девойно, О. Г. Высокоэнергетическая обработка плазменных покрытий на основе диоксида циркония / О. Г. Девойно, В. В. Оковитый // Инновации в машиностроении: труды Междунар. науч.-техн. конф. Кемерово, 2015. C. 332-335.

13. Формирование и исследование многослойных композиционных плазменных оксидных покрытий на элементах экранной противометеорной защиты / В. А. Оковитый [и др.] // Наука и техника. 2016. Т. 15, № 5. С. 357-364. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2016-155-357-364.

14. Плазмотрон для нанесения покрытий: пат. 14906 Респ. Беларусь, МПК С23C4/04 / В. А. Оковитый, А. И. Шевцов, О. Г. Девойно, В. В. Оковитый. Опубл.: 30.10.10.

15. Плазмотрон для нанесения покрытия: пат. на полезную модель 9423 Респ. Беларусь, МПК H 05H 1/00 / В. В. Оковитый. Опубл.: 30.08.2013.

16. Плазмотрон для нанесения покрытий: пат. 21914 Респ. Беларусь, МПК H 05H 1/00 / В. В. Оковитый, О. Г. Девойно, В. А. Оковитый, В. М. Асташинский. Опубл.: 30.06.2018.