ПОРОШОК ДЛЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК B22F1/00 C23C4/10 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для изготовления электронагревательного слоя методом ионно-плазменного напыления в различной бытовой электронагревательной технике, в частности в утюгах, в посуде с электронагревом и т.д.

Известен порошок сплава на основе никеля для плазменного напыления, содержащий помимо никилевой основы в качестве легирующих добавок углерод, железо, кремний, молибден, вольфрам, ванадий, титан. Данный порошок выбран за прототип.

Недостатком прототипа является то, что полученное на основе его покрытие обладает недостаточным электросопротивлением и не может быть использовано в качестве электронагревательного слоя в бытовой технике. Кроме того, прототип достаточно дорог и не предназначен для напыления на керамическую подложку.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно получение слоя, электросопротивление которого оптимально с точки зрения эффективности нагрева и образует прочное сцепление с керамической, электроизолирующей подложкой.

Поставленная цель достигается тем, что в известном порошке сплава для ионно-плазменного напыления, содержащем основу и легирующие добавки, в качестве основы используют окись алюминия, а в качестве легирующих добавок - нихром, алюминий, иттрий, при следующем соотношении компонентов, мас.

Нихром 13 17
Алюминий 5,5 6
Иттрий 0,5 1,5
Окись алюминия Остальное
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что напыляемый порошок содержит гранулы входящих в его состав материалов следующих размеров, мкм:
Окись алюминия 10 (70%)
Окись алюминия 60 (30%)
Нихром 10 60
Алюминий 20 30
Иттрий 15 35
Соотношение компонентов в заявляемом порошке, а также размер гранул подобраны опытным путем и являются оптимальными для получения напыленного слоя с конкретными потребительскими свойства. Поскольку данный слой должен служить в качестве электронагревателя в бытовой технике, то к нему предъявляются требования достаточного для эффективного нагрева электросопротивления, хорошей адгезии к подложке, низкой себестоимости и отсутствия дефицитных компонентов.

Пример. Проводилось покрытие заявляемым порошком керамических, из двуокиси алюминия, пластинок толщиной 0,8 мм двух типоразмеров 10х10 (5 шт.) и 20х20 см (5 шт). Толщина покрытия около 0,2 мм. Покрытие осуществлялось на промышленной установке ионно-плазменного напыления. Кроме того, покрыта одна керамическая пластинка размером 20х20 см порошком прототипом. Далее указанные образцы были подвергнуты испытаниям по следующему регламенту.

1. Электротехнические испытания:
а/ время выхода образца на температуру 100^oC при подключении его к бытовой электросети 220В;
б/ электроизоляционная стойкость при поданном напряжении 1,5 тыс.В.

2. Механические испытания:
а/ на циклические ударные нагрузки 100 циклов по 20 кг/см²;
б/ проверка на рентгеновской установке механической целостности и однородности образца;
в/ вибростендовые испытания в течение 48 ч;
г/ повторная проверка механической целостности и однородности образца.

3. Повторные электротехнические испытания по регламенту п.1.

4. Определение предельной нагрузки, разрушающей сцепление покрытия с подложкой.

Данные испытаний приведены в таблице.

Выводы. Испытания показали, что применение порошка сплава для ионно-плазменного напыления заявленного состава является наиболее предпочтительным для изготовления электронагревательного слоя в бытовой электроаппаратуре вместо применяемых сейчас трубчатых электронагревательных /ТЭНов/. Образуется слой с прекрасными электротехническими и прочностными характеристиками. Высокая прочность адгезии к подложке может быть объяснена, в частности, тем, что как подложка, так и нанесенный слой содержат в своем составе алюминий и его окислы, что делает оба слоя как бы однородными. В то же время, в образцах сохранены высокие электроизоляционные свойства, что обеспечивает электробезопасность пользования бытовыми приборами на основе заявленной технологии. Предложенный порошок не содержит дорогостоящих и дефицитных добавок, что способствует расширению ассортимента выпускаемых электронагревательных приборов.

Использование: для изготовления электронагревательного слоя методом ионно-плазменного напыления в различной бытовой электронагревательной технике, в частности в утюгах, посуде с электроподогревом и др. Порошковая композиция образует слой, электросопротивление которого оптимально с точки зрения эффективности нагрева. Для этого порошок содержит в качестве основы окись алюминия, а в качестве легирующих добавок нихром, алюминий, иттрий при следующем соотношении компонентов, мас. %: нихром 13-17; алюминий 5,5-6; иттрий 0,5-1,5; окись алюминия остальное. Кроме того, порошок содержит гранулы входящих в него материалов следующих размеров, мкм: окись алюминия 10 (в количестве 70% от общего количества окиси алюминия в порошке); окись алюминия 60 (остальное); нихром 10-60; алюминий 20-30, иттрий 15-35. При испытании порошок показал высокую прочность сцепления с керамической подложкой и хорошие электротехнические характеристики. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Порошок для ионно-плазменного напыления, содержащий никель, отличающийся тем, что он содержит никель в виде порошка сплава нихром и дополнительно содержит алюминий, иттрий и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.

Нихром 13 16
Алюминий 5,5 6,0
Иттрий 0,5 1,5
Окись алюминия Остальное
2. Порошок по п.1, отличающийся тем, что он содержит входящие в его состав компоненты в виде гранул следующих размеров, мкм:
Нихром 10 60
Алюминий 20 30
Иттрий 15 35
а окись алюминия 10 мкм в количестве 70 об. от общего количества окиси алюминия в порошке и 60 мкм остальное.