Какие вакуумные и безвакуумные методы могут быть использованы для осаждения толстых покрытий (ZrO2, WC) толщиной несколько сотен мкм,обоснуйте ответ.

Для осаждения толстых покрытий на основе данных составов может быть использовано

1) Плазменнове напыление(безваккумный метод)

1. Нанесение покрытий из тугоплавких оксидов

Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃, TiO₂, NiO, шпинели.

Для жаростойких оксидных покрытий необх. высокая плотность, в то же время для теплозащитных покрытий необх. низкая плотность, обеспечивающая низкую теплопроводность (т.е. высокая пористойсть).

С уменьшением плотности происходит снижение герметичности покрытий. Этот недостаток преодолевается увеличением толщины покрытий. Но прочность сцепления снижается с увелич. толщины покрытий (выше критической толщины).

Т.о. проблема решается путём нанесения тонкого плотного подслоя, который защищает от коррозии, а затем основного пористого покрытия.

Покрытия на основе ZrO₂ претерпевают фазовое превращение при 1300К, кот. сопровождается существенным изменением объёма: усадкой при высоких Т и расширением при охл., т.е. такой материал не может работать при высоких Т. Проводят стабилизацию ZrO₂ путём введения 5-7% CaO, MgO, It₂O ₃.

2. Нанесение покрытий из тугоплавких соединений.

B₄C, Cr₂C₃, TiC, ZrC, WC, SiC, NbC, TiB₂, TiN, ZrN, ZrB₂, MoSi₂.

При нанесении покрытия из карбидов возникают проблемы, связанные с выгоранием С, увеличением содержания О₂ в покрытиях.

Для решения этих проблем проводят тщательную очистку плазмообразующих и транспортирующих газов от О₂. Используют изолированные камеры с защитной атмосферой.

В порошковую шихту вводят избыток С в виде сажи, в плазмообразующий газ добавляют углеродосодержащие газы (бутан, метан, пропан). Стараются использовать крупные порошки, чтобы ↓ выгорание С.Использование водородосодержащих газовых смесей часто приводит к охрупчиванию покрытия из-за образования гидридов основных металлов (включений).

Также для нанесения толстых покрытий карбида вольфрама можно использовать газопламенное напыление которое позволяет получать покрытия большой толщины.

 

А)Плазмотрон с дугой, стабилизированной стенками

Б)Плазмотрон с каскадной дугой

В)Плазмотрон с изолирующими вставками

1-катод,

2-анод,

3-столб дуги,

4-изолятор

5-межэлектродная протяженная металлическая вставка

6-секция межэлектродной вставки.

А)Однокамерный с вихревой стабилизацией.

Б)Однокамерный с полым катодом

1-электроды,2-столб дуги,3-канал ишунтирующего пробоя,4-катушки электролитов,5-вихревая кмера,6-термокатод,7-зона перемещения пятна дуги по электроду.

А1)С Секционированной межэлектродной вставкой с вихревой стабилизацей и изолирующими вставками.

Б1)С газодинамической фиксацией с самоустанавливающейся длиной дуги.

А2)С разделением плазмы.(Продукты эрозии выдуваются из центральной зоны)

1-катод, 2-изолятор, 3-шайбы, 4-ввод газа, 5-анодный узел, 6-вспомогательное сопло, 7-основное сопло, 8-жидкость, 9-столб дуги.

 

28.Предложите наиболее бюджетный метод нанесения покрытия с использованием: проволоки из никелевого сплава, порошка карбида бора

Для газотермического напыления используют проволоку диаметром 1,5—5 мм для газопламенной металлизации, 1,2—3 мм при электродуговой металлизации и 0,8—1,2 мм — для плазменного напыления. Поверхность проволоки не должна иметь дефектов и загрязнений. Плазменное напыление – наиболее бюджетный метод.

3. Нанесение покрытий из тугоплавких соединений.

B₄C, Cr₂C₃, TiC, ZrC, WC, SiC, NbC, TiB₂, TiN, ZrN, ZrB₂, MoSi₂.

При нанесении покрытия из карбидов возникают проблемы, связанные с выгоранием С, увеличением содержания О₂ в покрытиях.

Для решения этих проблем проводят тщательную очистку плазмообразующих и транспортирующих газов от О₂. Используют изолированные камеры с защитной атмосферой.

В порошковую шихту вводят избыток С в виде сажи, в плазмообразующий газ добавляют углеродосодержащие газы (бутан, метан, пропан). Стараются использовать крупные порошки, чтобы ↓ выгорание С.Использование водородосодержащих газовых смесей часто приводит к охрупчиванию покрытия из-за образования гидридов основных металлов (включений).

Проблемы выгорания В и N решаются путем нанесения в изолированных камерах.

При нанесении нитридов стремятся использовать низкие Т плазменной струи для ↓ их диссоциации. Обычно нитриды в самостоятельном виде плазменным методом не наносится.