Способ формирования стабильных наноструктурных покрытий плазменной струей

Изобретение относится к способу формирования стабильных наноструктурных покрытий плазменной струей. Осуществляют напыление твердосплавных нанопорошков плазменной струей на подложку, расположенную перпендикулярно к направлению оси плазменной струи, с использованием кислород-углеводородных газовых смесей. Используют подложку, лобовую часть которой выполняют со скосом, не превышающим 8-10°. В процессе напыления осуществляют укладку частиц напыляемых покрытий в одном направлении импульсом силы динамического давления газового потока и закрепление в упорядоченном положении силами адгезии микрочастиц подложки. После процесса напыления подложку располагают вдоль оси плазменной струи и осуществляют обработку покрытия плазменной струей. 2 ил.

 

Метод газотермического напыления наноструктурных покрытий основан на непрерывной бомбардировке расплавленными нанопорошками поверхности покрытий на подложках, что приводит к хаотичному росту зерен, когда распределение зерен по размерам весьма неоднородно и большие зерна являются как бы зародышами аномального их роста. При этом задачи воспроизводимости структуры и соответственно свойств этих покрытий требует строгого соблюдения режимов и регламентов. Воспроизводимость структуры нанопокрытий не всегда обеспечивается и связана с особенностями теплофизических процессов микропереноса субстанций (энергии, импульса, массы) плазменной струей на поверхность напыляемых покрытий.

Метод, приведенный в работе, позволяет использовать воздействие усилия динамического давления потока плазменной струи для «очистки поверхности напыляемых покрытий» от зародышей аномального и хаотичного роста зерен. Импульс силы динамического давления струи ориентируют и выстраивают частицы покрытий вдоль потока, во-первых, во-вторых, эти частицы закрепляются в упорядоченном положении силами адгезии микрочастиц подложки. Упорядоченно ориентированная укладка наноструктурных частиц приводит к улучшению механических свойств напыляемых покрытий, что весьма существенно для развития методов молекулярной технологии.

Предлагается после цикла бомбардировки расплавленными нанопорошками поверхности подложки для ориентированной перестройки расположенных на ней частиц напыляемых покрытий повернуть подложку вдоль оси плазменной струи. При этом для сохранения устойчивости потока лобовая часть подложки должна иметь скос, не превышающий 8-10°.

Краткое описание аналога

Под действием силы динамического потока (2000 м/с) и расплавленные в плазменной струе (3000К) наноструктурные частицы ударяются о поверхность подложки [1]. Схема установки для газотермического напыления твердосплавных порошков с использованием кислород-углеводородных газовых смесей показана на фиг. 1. Схема установки включает: 1 - ввод газовых смесей; 2 - смеситель; 3 - систему охлаждения; 4 - плазменный ствол; 5 - покрытие; 6 - подложку; 7 - ввод порошка.

Достоинство метода

Показатели твердости и износостойкости наноструктурных покрытий превосходят таковые для обычных покрытий в 1,3-2 раза

Недостаток метода

Невозможность целенаправленного управления теплофизическими процессами микропереноса субстанций (энергии, импульса, массы) в напыляемых покрытиях плазменным потоком в практических задачах стимулирования ориентированной кристаллизации, воспроизводимости структуры покрытий и соответственно свойств наноструктурных покрытий.

Упорядочение структуры покрытий при обтекании их плазменной струей заключается в следующем. Беспорядочно ориентированные частицы в наплавленных нанокристаллитах под совокупным действием высокой температуры и импульса силы динамического давления пламенного потока становятся достаточно подвижными, способными к перемещению, что позволяет потоку выстраивать их в одном направлении. Значительная вязкость (свыше 107 пуазов) покрытия приводит к тому, что инерционные силы плазменного потока становятся пренебрежимо малыми для отрыва частиц покрытия. Процессы конвективного переноса и выстраивания плазменным потоком наноструктурных частиц вдоль течения сопровождаются ориентированной укладкой и фиксацией их силами адгезии микрочастиц подложки.

Схема установки для газотермического напыления твердосплавных порошков с использованием кислород-углеводородных газовых смесей в цикле формирования наноструктурных покрытий плазменной струей показана на фиг. 2. Схема установки включает: 1 - ввод газовых смесей; 2 - смеситель; 3 - систему охлаждения; 4 - плазменный ствол; 5 - покрытие; 6 - подложку; 7 - ввод порошка.

Литература

1. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы.- М.: Издательский центр «Академия», 2005. 192 с.

2. Ванчиков В.Ц. Метод определения сил когезии в вязком подслое // Вестник машиностроения. 2007. №6. С. 39-40.

Способ получения наноструктурных покрытий, включающий газотермическое напыление твердосплавных нанопорошков плазменной струей на подложку, расположенную перпендикулярно к направлению оси плазменной струи, с использованием кислород-углеводородных газовых смесей, отличающийся тем, что используют подложку, лобовую часть которой выполняют со скосом, не превышающим 8-10°, в процессе напыления осуществляют укладку частиц напыляемых покрытий в одном направлении импульсом силы динамического давления газового потока и закрепление в упорядоченном положении силами адгезии микрочастиц подложки, а после процесса напыления подложку располагают вдоль оси плазменной струи и осуществляют обработку покрытия плазменной струей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нанесения покрытий детонационным способом и может быть использовано для получения порошкового нитрида титана и нанесения покрытий на его основе.

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на деталях и может найти применение при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к способу получения износостойкого покрытия на деталях и может найти применение при восстановлении изношенных и упрочнении новых деталей в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к наплавке, а именно к плазменной порошковой наплавке плоских и цилиндрических поверхностей, и может быть использовано как при изготовлении новых, так и при восстановлении поверхностей изношенных деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного и газоабразивного износа в сочетании с ударными нагрузками.

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Изобретение относится к области плазменной обработки материалов, в частности для нанесения покрытий, и может найти применение в плазмометаллургии, плазмохимии и машиностроительной промышленности.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, углеродистого вольфрама и меди, и может быть использовано в электротехнике.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка вольфрама массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы W-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.
Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к материалам для парогазовых установок на базе газотурбинных установок большой мощности и может быть использовано для защиты лопаток и других деталей газотурбинного двигателя от воздействия высоких температур, эрозионного износа и коррозии.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике в качестве электроэрозионностойких покрытий с высокой адгезией с основой на уровне когезии.

Изобретение относится к области нанесения покрытий детонационным способом и может быть использовано для получения порошкового нитрида титана и нанесения покрытий на его основе.

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, а именно к технологической вакуумной установке для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности стальной детали.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ), предназначенных для использования в качестве фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких температур, и может найти применение в энергетике, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу электровзрывного напыления на поверхности трения композиционных покрытий системы TiB2-Mo. Осуществляют размещение порошковой навески из диборида титана между двумя слоями молибденовой фольги.

Изобретение относится к способу получения защитного упрочняющего покрытия на деталях запорной арматуры. Напыление производят высокоскоростным газопламенным методом со скоростью перемещения горелки относительно обрабатываемой поверхности 0,5÷1,0 м/с.

Изобретение относится к способу и устройству для формирования аморфной покрывающей пленки (варианты). Пленку формируют посредством выпуска пламени, содержащего частицы материала для пламенного напыления, струей из пистолета для пламенного напыления по направлению к материалу-основе, вызывания плавления частиц посредством пламени и охлаждения как частиц, так и пламени посредством охлаждающего газа перед тем, как частицы достигают материала-основы.

Изобретение относится к способу нанесения состава для покрытия, содержащего углерод в форме углеродных нанотрубок, графенов, фуллеренов или их смеси, и металлические частицы, на субстрат с последующей обработкой под давлением и тепловой обработкой покрытия после нанесения на субстрат.

Изобретение относится к обработке поверхности металлов. Способ получения коррозионно-стойкого покрытия на поверхности нелегированной стали включает подготовку порошка в виде нанокомпозитных частиц Fe-Ni, содержащих 3-10 мас.% никеля, и послойное нанесение его на поверхность нелегированной стали с лазерным спеканием.

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в различных областях современной наноиндустрии, микроэлектронике, альтернативной энергетике и т.д. В способе получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита «металл-керамика» получают нанокомпозит предпочтительно методом ионно-лучевого распыления с образованием гранул, со средним диаметром преимущественно 2-4 нм, а концентрацию металлической фазы в получаемом нанокомпозите при распылении обеспечивают в пределах 25-30 ат.%.

Изобретение относится к лезвиям для бритвенных приборов и способу их формирования. Способ формирования лезвия для бритвенного прибора включает нанесение по меньшей мере одного полимерного материала, имеющего верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, на кромку по меньшей мере одного лезвия с помощью изостатического прессования с образованием полученного изостатическим прессованием покрытия на кромке упомянутого по меньшей мере одного лезвия.

Изобретение относится к упаковочным материалам и касается способа снабжения поверхности подложки с волоконной основой барьерным слоем. Барьерный слой формируют осаждением нановолокон на поверхности посредством использования электроформования или формования из расплава, при этом пленку формируют посредством постобработки подложки с осажденными нановолокнами после осаждения нановолокон на поверхности.

Изобретение относится к способу формирования стабильных наноструктурных покрытий плазменной струей. Осуществляют напыление твердосплавных нанопорошков плазменной струей на подложку, расположенную перпендикулярно к направлению оси плазменной струи, с использованием кислород-углеводородных газовых смесей. Используют подложку, лобовую часть которой выполняют со скосом, не превышающим 8-10°. В процессе напыления осуществляют укладку частиц напыляемых покрытий в одном направлении импульсом силы динамического давления газового потока и закрепление в упорядоченном положении силами адгезии микрочастиц подложки. После процесса напыления подложку располагают вдоль оси плазменной струи и осуществляют обработку покрытия плазменной струей. 2 ил.

Наверх