Способ нанесения покрытий Советский патент 1993 года по МПК B05D1/02 B05B7/22 

Изобретение относится к технологии плазменного нанесения покрытий.

Известен способ получения покрытий при помощи плазмотрона, включающий введение порошка в плазменную струю, разогрев его и метание на подложку (напыляемую поверхность) перпендикулярно последней.

Устройство для осуществления указанного способа содержит плазмотрон, механизм подвода напыляемого порошка внутрь плазменной струи и подложку.

Однако недостатком известного способа является сравнительно невысокое качество получаемых покрытий, вследствие неравномерности распределения энтальпии плазменного потока по сечению. В результате, на подложку попадают частицы с различными температурами, что приводит к образованию покрытий неравномерной структуры.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения покрытий,

включающий введение в плазменную струю газовой взвеси порошкообразного металлического материала и метание его на подложку, причем после разогрева в плазменной струе, перед метанием на подложку, производят выделение наиболее прогретых частиц.

Известный способ имеет следующие недостатки: недостаточно высокое качество получаемых покрытий в результате имеющегося градиента энтальпии по сечению в центральной части потока. Кроме этого, в результате интенсивного расширения плазменной струи скорость ее быстро уменьшается, вследствие чего частицы увлекаемые плазмой, при взаимодействии с подложкой имеют невысокие скорости, что вместе с неравномерным прогревом частиц приводит к снижению адгезионных характеристик покрытия.

Целью изобретения является повышение качества получаемых покрытий.

ел

С

xj ю

g

ел о

со

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения покрытий плазменным напылением порошкообразного металлического материала, включающем введение в плазменную струю газовой взвеси порош- кообразного металлического материала и подачу его на подложку, газовую взвесь порошкообразного материала, вводят в плазменную струю со сверхзвуковой скоростью.

Кроме того, газовую взвесь порошкооб- разного материала вводят в плазменную струю не менее чем двумя струями, направленными симметрично относительно плазменной струи.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - устройство с симметричным расположением двух магистралей подачи напыляемого материала относительно источника плаз

менной струи.

При осуществлении способа производят введение в плазменную струю напыляемого материала в виде газовой взвеси со сверхзвуковой скоростью не менее, чем двумя сверхзвуковыми струями, направленны- ми симметрично относительно плазменной струи и подают напыляемый материал на подложку.

Устройство для реализации способа содержит источник плазменной струи 1. исте- кающую на него плазменную струю 2, магистраль подачи напыляемого материала 3, выполненную в виде сверхзвукового сопла Лаваля, истекающий из нее сверхзвуковой газовый поток, содержащий частицы напыляемого материала 4, подложку 5.

При вводе напыляемого материала двумя сверхзвуковыми струями симметричными относительно плазменной струи, устройство содержит две магистрали под- ачи напыляемого материала 2 (фиг. 2).

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Из источника плазменной струи 1 (фиг. 1) под некоторым углом к подложке 5 под- ают плазменную струю 2. Одновременно с этим, из магистрали подачи 3, выходная часть которой выполнена в виде сопла Лаваля, по нормали к подложке 5, в плазмен

5

5

0

5

0 5

0

5

0

ную струю 2 подают в виде газовой взвеси частицы напыляемого материала 4. Проходя плазму 2, частицы 4 разогреваются в ней и, попадая на подложку 5, образуют покрытие.

При подводе напыляемого материала двумя сверхзвуковыми струями симметричными относительно плазменной струи (фиг. 2), плазменную струю 2 направляют по нормали к подложке 5, Сверхзвуковые потоки частиц 4 направляют в плазменную струю 2 под некоторым углом к ней. Взаимодействуя между собой и плазменной струей 2, потоки частиц 4 двинутся к подложке 5, где и происходит образование покрытия.

Пример осуществления способа.

Для напыления защитных покрытий используется порошок цинка (Zn), фракционный состав которого составляет 0-20 мкм. Выходная часть магистрали подачи напыляемого материала выполнена в виде сопла Лаваля с диаметром критического сечения -икр 3 мм и диаметром выходной части da 12 мм. Избыточное давление в магистрали, обеспечивающее сверхзвуковое истечение газовой взвеси составляет 20 ат. В качестве источника плазменной струи используется плазмотрон типа УМП-6, сила тока дуги которого составляет д 100 А, напряжение дуги - 1)д 30 В.

Ось плазмотрона расположена под углом 70° к плоскости подложки. Расстояние от среза магистрали подачи до подложки составляет 40 мм. В качестве подложки используется стальная пластина из стали 45, толщиной 4 мм, поверхность которой предварительно подвергнута дробеструйной обработке.

При введении порошка двумя сверхзвуковыми симметричными струями, ось плазмотрона располагается под углом 90° к подложке, а магистрали подачи направлены к ней под углом 75°.

По сравнению с прототипом, использование предлагаемого способа позволяет повысить качество получаемых покрытий за счет повышения их плотности, прочности и улучшенных адгезионных характеристик. Все это в свою очередь приводит к повышению эффективности процесса напыления в целом и снижению затрат напыляемого материала.

Сущность изобретения: газовую взвесь порошкообразного металлического материала вводят в плазменную струю со сверхзвуковой скоростью и подают его на подложку. 2 ил,

Формула изобретения

Способ получения покрытий плазменным напылением порошкообразного металлического материала, включающий введение в плазменную струю газовой взвеси порошкообразного металлического материала и подачу его на подложку, отличающийся .тем, что, с целью повышения качества покрытий, газовую взвесь порошкообразного, материала вводят в плазменную струю со сверхзвуковой скоростью.