CC BY
3УДК 621 Бобкова Т.И., Сердюк Н.А., Гошкодеря М.Е.
Бобкова Т.И.
канд. техн. наук, ученый секретарь НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)
Сердюк Н.А.
канд. техн. наук, старший научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)
Гошкодеря М.Е.
Инженер 2 категории НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» (г. Санкт-Петербург, Россия)
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ МИКРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА СИСТЕМЫ «ТИТАН-ДИОКСИД ТИТАНА-ДИГИДРИД ТИТАНА»
Аннотация: для определения эффективности технологических режимов напыления функциональных покрытий микроплазменным методом была проведена серия напылений при различных технологических параметрах.
Ключевые слова: микроплазменное напыление, функциональные покрытия, режим напыления, морфология покрытий.
Введение.
Для нанесения функциональных покрытий на проточные фильтрующие модули водоочистных сооружений, которые осуществляют обеззараживание загрязненной воды, актуален вопрос определения подходов создания металлокерамических композиционных материалов и покрытий на их основе [1]. Одним из самых распространенных и технологичных методов нанесения покрытий является микроплазменное, используемое в настоящей работе, которое предполагает использование энергии плазменной дуги низкого тока [2].
Исследование технологических параметров напыления металлокерамических покрытий предоставляет возможность отработать технологию для нанесения функциональных покрытий и реализовать научно-технический задел для развития технологий создания титаноматричных композиционных покрытий [3].
Цель настоящей работы - исследование эффективности режимов работы установки микроплазменного напыления для нанесения функциональных покрытий из композиционных титаноматричных порошков.
Материалы и оборудование.
В качестве напыляемого материала использовался композиционный порошок системы «Ti-TiO2-TiH2».
Для исключения влияния фракции порошка на процесс напыления был проведен рассев композиционного порошка с выделением узкой фракции 20-32 мкм.
Напыление покрытий осуществлялось на стальные подложки посредством использования установки микроплазменного напыления УГНП-7/2250, оснащенной роботизированным комплексом Kawasaki FS003N. Исследования морфологии поперечных микрошлифов покрытий осуществлялось на сканирующем электронном микроскопе Tescan Mira. Определение пористости по поперечному микрошлифу при использовании оптического микроскопа Leica DM 2500M.
Для определения оптимальных режимов напыления были сформированы режимы, отличающиеся переменными параметрами (табл. 1).
Таблица 1. Режимы микроплазменного напыления.
Режимы напыления
Номер Фракция Сила Расход газа, л/мин Пористость
режима мкм тока А плазмообразующий транспортирующий покрытия, %
1 35 2,0 2,0 11
2 20-32 35 2,5 2,5 12
3 35 3,0 3,0 15
Результаты исследований.
При изменении режимов микроплазменного напыления была проведена серия экспериментов по напылению маталлокерамического композиционного порошка системы «титан-диоксид титана-дигидрид титана» фракцией 20-32 мкм. Технологичность напыления оценивалась по следующим параметрам:
- напыление покрытий толщиной не менее 100 мкм (за один проход),
- пористость покрытий не менее 10 %.
а б в
Рисунок 1. СЭМ-микрофотография композиционных покрытий системы «Т1-ТЮ2-Т1Н2» при использовании режимов: 1 (а), 2 (б), 3 (в).
По СЭМ-микрофотографиям видно, что все сформированные покрытия обладают пористой структурой, толщиной до 1 мм. Наибольшее значение пористости (15 %) было достигнуто при использовании режима № 3.
Выводы.
В ходе проведенного исследования была проведена работа для исследования эффективности режимов напыления функциональных покрытий на установке микроплазменного напыления. Предлагаемые в данном исследовании режимы (фракция композиционного порошка, сила тока, расход плазмообразующего/транспортирующего газов) обеспечивают все требования, предъявляемые к комплексу свойств напыляемых покрытий.
Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проекта № 21-73-30019.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Н.А. Сердюк «Разработка принципов создания металлокерамических композиционных материалов, армированных дисперсными частицами, с использованием аддитивных технологий для изготовления новых функциональных элементов» Сердюк Н.А., Бобкова Т.И. Сборник: Пористые проницаемые материалы: технологии и изделия на их основе. материалы 7-го Международного симпозиума. Минск, 2023. С. 110-115;
2. Калита В.И., Комлев Д.И. Плазменные покрытия с нанокристаллической и аморфной структурой. - М.: Лидер М, 2008. - 388 с;
3. Изотова А.Ю., Гришина О.И., Шавнев А.А. Композиционные материалы на основе титана, армированные волокнами (обзор) // Труды ВИАМ. - 2017. - № 5 (53). - С. 42-49
Bobkova T.I., Serdyuk N.A., Goshkoderya M.E.
Bobkova T.I.
Central Research Institute «Prometheus» (St. Petersburg, Russia)
Serdyuk N.A.
Central Research Institute «Prometheus» (St. Petersburg, Russia)
Goshkoderya M.E.
Central Research Institute «Prometheus» (St. Petersburg, Russia)
INVESTIGATION OF MICROPLASMA DEPOSITION MODES OF FUNCTIONAL COATINGS MADE OF COMPOSITE POWDER OF TITANIUM-TITANIUM DIOXIDE-TITANIUM DIHYDRIDE SYSTEM
Abstract: to determine the effectiveness of the technological modes of spraying functional coatings by the microplasma method, a series of sprays was carried out at various technological parameters.
Keywords: microplasma sputtering, functional coatings, sputtering mode, coating morphology.
