Разработка воздушно-плазменной электротехнологии нанесения защитно-декоративных покрытий
Диссертация
Актуальность задачи. Сохранение культурного наследия и поддержание его в надлежащем состоянии, без сомнения, является достаточно сложной и важной задачей, требующей для своего решения усилий специалистов различных профилей. Не в последнюю очередь это связано со становящейся все более агрессивной окружающей средой, оказывающей на культурные ценности, находящиеся на открытом воздухе, губительное… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Методы нанесения защитно-декоративных покрытий
- 1. 1. Состояние исследований по формированию защитно-декоративных покрытий
- 1. 2. Вакуумные методы нанесения покрытий
- 1. 3. Анализ газотермических и газодинамических методов нанесения покрытий
- 1. 3. 1. Газопламенные методы нанесения покрытий
- 1. 3. 2. Технология холодного газодинамического напыления (ХГН)
- 1. 3. 3. Элекгродуговые методы нанесения покрытий
- 1. 3. 4. Детонационные методы нанесения покрытий
- 1. 3. 5. Плазменные методы нанесения покрытий
- 1. 4. Основы теории и технологические процессы плазменного напыления порошковых материалов
- 1. 4. 1. Влияние конструктивных особенностей плазмотрона
- 1. 4. 2. Параметры, определяющие режим работы плазмотрона
- 1. 4. 3. Внешние параметры в процессе напыления
- 1. 4. 4. Общая характеристика и длина плазменных струй
- 1. 4. 5. Температура и скорость плазменной струи па срезе сопла плазмотрона
- 1. 5. Выводы. Цели работы и постановка задач
- 2. Анализ процессов в условиях плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий
- 2. 1. Обоснование и выбор базовой конструкции воздушно-дугового плазмотрона
- 2. 2. Теплофизические параметры дугового разряда
- 2. 2. 1. Концепция математической модели процессов, протекающих в плазмотроне
- 2. 2. 2. Граничные условия для дуги в канале плазмотрона и для плазменной струи
- 2. 3. Численный метод совместного решения нелинейных дифференциальных уравнений
- 2. 4. Результаты расчета распределения температуры, давления и векторов скоростей потока плазмы в технологическом пространстве
- 2. 5. Расчет скорости движения и нагрева частиц порошков на основе меди в плазменной струе
- 2. 5. 1. Исходные данные для расчета
- 2. 5. 2. Движение одиночной частицы в плазменной струе
- 2. 5. 3. Нагрев одиночной частицы в плазменной струе
- 2. 5. 4. Результаты расчета
- 2. 6. Расчет движения и нагрева потока частиц порошков на основе меди в процессе плазменного напыления
- 2. 6. 1. Взаимодействие потока частиц и плазменной струи
- 2. 6. 2. Модель слоя частиц, «возникающих» в плазме
- 2. 6. 3. Результаты расчета
- 2. 7. Выводы
- 3. 1. Экспериментальное оборудование
- 3. 2. Обоснование и выбор материала для напыления покрытия
- 3. 3. Обработка опытных заготовок
- 3. 4. Методика исследований энергетических характеристик плазмотрона
- 3. 5. Методика исследования свойств воздушной плазменной струи
- 3. 6. Методика измерения скорости напыляемых частиц
- 3. 7. Методика исследования плазменных покрытий
- 3. 7. 1. Методика исследования структуры покрытий
- 3. 7. 2. Методика исследования свойств покрытий
- 3. 7. 2. 1. Определение пористости плазменных покрытий
- 3. 7. 2. 2. Методы определения коррозионной стойкости покрытий
- 3. 7. 2. 3. Методика исследования цвета покрытий
- 3. 7. 2. 4. Методика определения адгезионной прочности покрытий 112
- 4. 1. Результаты измерения энергетических свойств плазмотрона
- 4. 2. Результаты диагностики плазменной струи
- 4. 3. Результаты измерения скорости напыляемых частиц
- 4. 4. Исследование свойств покрытий
- 4. 4. 1. Коррозионные испытания
- 4. 4. 2. Исследование структуры плазменных покрытий и исходных материалов
- 4. 4. 3. Определение пористости и адгезии покрытий
- 4. 4. 4. Цветовые характеристики покрытий
- 4. 5. Примеры внедрения результатов исследований
- 4. 6. Выводы
Список литературы
- Эйчес А.П. Покрытия и техническая эстетика / Эйчес А. П. —Киев: Техника, 1971.-248 с.
- Семенова И.В. Коррозия и защита от коррозии / Семенова И. В., Фло-рианович Г. М., Хорошилов А—М.: Физматлит, 2006. 376 с.
- М.Хокинг. Металлические и керамические покрытия / М. Хокинг, В. Васантасри, П.Сидки.-М.: Мир, 2000.-518 с.
- Кудинов В.В. Оптика плазменных покрытий / Кудинов В. В. Пузанов А.А., Замбржицкий А.П.-М.: Наука, 1981.-187 с.
- Франс-Лянор А. Консервация старинных металлических предметов / Франс-Лянор А. // Сообщения ВЦНИЛКР, прилож. V, 1969. С. 149 177.
- Б.С.Якоби. Работы по электрохимии / Сборник статей и материалов под ред. акад.А. Н. Фрумкина. M.-JL, Изд. АН СССР, 1957. — 304 с.
- Одноралов Н. Гальванотехника в декоративном искусстве / Одноралов Н.-М.: Искусство, 1974.-191 с.
- Ю.Минайчев В. Е. Нанесение пленок в вакууме / Минайчев В. Е. М.: Высшая школа, 1989. — 108с.
- J.Комбинированные электротехнологии нанесения защитных покрытий / Отв. редакторы B.C. Чередниченко, В. Г. Радченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. — 260 с. — («Современные электротехнологии, — Том 6).
- Никитин М.К. Химия в реставрации / Никитин М. К., Мельникова Е. П. -Л.: 1990.-302 с.
- Улиг Г. Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Улиг Г. Г., Реви Р.У.- Л.: Химия, 1989. 456 с.
- И. Броудай. Физические основы м и кро технологи и / И. Броудай, Дж. Мерей.-М.: Мир, 1985.-496с.
- Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением: Теория, технология и оборудование / Кудинов В.В.-М.: Машиностроение, 1993. 488 с.
- Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА / Черняев В.Н.— М: Высш. шк&bdquo- 1987. 376 с.
- Технология тонких пленок: Справочник: в 2 томах / Том I. Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга.-. М.: Советское радио. 1977. 662 с.
- А.П. Достанко, Плазменная металлизация в вакууме / А. П. Достанко, С. В. Грушецкий, Л. И. Киселевский и др.-Мн.: Наука и техника, 1983. -417 с.
- Shogo Ishizuka. Thin-Film Deposition of CibO by Reactive Radio-Frequency Magnetron Sputtering / Shogo Ishizuka, Takahiro Maruyama and Katsuhiro Akimoto. //Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000).-pp. L786-L788.
- П.А.Витязь. Теория и практика нанесения защитных покрытий / П. А. Витязь, В. С. Ивашко, А. Ф. Ильюшенко и др. Мн., Беларуская на-вука, 1998.-583 с.
- Балдаев Л. X. Особенности процессов высокоскоростного газопламенного напыления / Балдаев Л. X., Шестеркин Н. Г., Лупанов В. А. и др. // Сварочное производство.—2003, № 5. с. 43−46.
- М. С. Nestler. Characteristics and advanced industrial applications using the «Diamond Jet Hybrid"' the third generation of ITVOF systems / M. C.
- Nestler, U. Erning // Пленки и Покрытия'98: материалы 5 МНТК.-СПб. Изд-во Техн. Ун-та, 1998. с. 195−202.
- Алхимов А.П. Метод «холодного» газодинамического напыления / Ал-химов А.П., Косарев В. Ф., Папырин А.Н.// ДАН СССР, т.315, 1990, с. 1062−1065.
- Пат. № 2 100 474 РФ МКИ6 С 23 С 4/00 Устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов / Каширин А. И., Клюев О. Ф., Буздыгар Т.В.- опубл. 27.12.97. Бюл.№ 36.
- Hedges М. К Characterization of Electric Arc Spray formed Ni Supcralloy IN718 / Hedges M.K., Ncwbery A.P. and Grant P. S. // Material Science and Engineering A. (2002), A 326, issue 1, pp. 79−91.
- С.С. Бартенев. Детонационные покрытия в машиностроении / С. С. Бартенев, Ю. В. Федько, А. И. Григоров. — JT.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. 215 с.
- Донской А. В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / Донской А. В., Клубникин В. С. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд- ние, 1979. 221 с.
- Хасуи А. Наплавка и напыление / Хасуи А., Моригаки О. — М.: Машиностроение, 1985.-240 с.
- J.P. Trelles. Simulation Results of Arc Behavior in Different Plasma Spray Torches / J.P. Trelles and J.V.R. Heberlein.// Journal of Thermal Spray Technology. Volume L5(4), December 2006. p.563−569.
- L.Pershin. Plasma Spraying ofMelal Coalings Using C02-Based Gas Mixtures / L. Pershin, L. Chen, and JMostaghimi.// Journal of Thermal Spray Technology Volume 17(5−6) December 2008. p.608−615.
- Карасев M.B. Воздушно-плазменное нанесение покрытий / Дисс. докт. техн. наук, С-Петербург, 1996. 307с.
- Дроздов, Ю.Н. Магнетронное распыление Y-Ba-Cu-O мишени: эффекты изменения напряжения разряда и скорости осаждения пленок / Ю.Н. Дроз-дов, Д. В. Мастеров, С. А. Павлов, А. Е. Парафин //Журнал технической физики,-2009. -Т.79. Вып. 1. — с. 125−128.
- Демидов А.И. Термодинамика образования патины / Демидов А. И. //Журнал прикладной химии. 2007, т. 80, вып. 4. — с. 566−569.
- М. Vardelle. Controlling Particle Injection in Plasma Spraying / M. Vardelle. A. Vardelle, P. Fauchais, K.-I. Li, B. Dussoubs, and N. J. Themelis.// Journal of Thermal Spray Technology, Volume 10(2) June 2001. p.267−278.
- Полак Jl.C. Химия плазмы / Полак Jl.С., Синярев Г. Б., Словецкий Д. И, — (Низкотемпературная плазма. Т. З).-Новосибирск: Наука, 1991. -328с.
- A.Vardellc. Volatilization of Metal. Powders in Plasma Sprays / A. Vardelle, M. Vardelle, H. Zhang, N.J. Themelis, and K. Gross.// Journal of Thermal Spray Technology, Volume 11(2) June 2002. p. 244 -252.
- Патент № 2 201 473 РФ, МПК C23F11/00 / Сорин В. Г. Способ долговременной защиты монументов от коррозии,-Заявка: 2 001 107 039/02, 19.03.2001, опубликовано: 27.03.2003.
- Schneeweiss. Spinel oxides growing on Fe-Cr alloy particles during plasma spraying / O. Schnccwciss, J. Dubsky, K. Volenik, J. Had, J. Leitner, M. Seberini.// Czechoslovak Journal of Physics, Vol. 51 (2001), No. 7.-p. 711−717.
- Selinder T.I. Yttrium oxide inclusions in YBa2Cu30x thin films (Enhanced flux pinning and relation to copper oxide surface particlcs) / T.I. Selinder,
- U.Helmersson, Z. Han, J.-E. Sundgren, H. Sjostrom, L.R. Wallenberg //Physica C. 1992. -Vol.202, Issues 1−2. — p.69−74.
- Жуков М.Ф. Электродуговые генераторы термической плазмы / Жуков М. Ф. Засыпкин И.М., Тимошевский А. Н., Михайлов Б. И., Десятков Г. А.- Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т теплофизики Новосибирск: Наука. 1999. — (Низкотемпературная плазма- Т. 17). — 712 с.
- Дресвин С.В. Генераторы низкотемпературной плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II / Под ред. В.Е. Фор-това.- М.: Наука. 2000. с. 280−328.
- В.Я.Фролов. Техника и технологии нанесения покрытий / В. Я. Фролов, В. С. Клубникин, Г. К. Петров. Б. А. Юшин.- СПб.: Изд-во Политехи, унта, 2008.-387 с.
- Карасев М.В. Исследование эрозии гафниевого катода воздушного плазмотрона / Карасев М. В., Клубникин В. С, Черных Ю. К. // Сварочное производство, 1988, № 10, с. 35−40.
- Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления / Пузряков А.Ф.- М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 360 с.
- Ю.С.Борисов. Газотермические покрытия из порошковых материалов / Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов, С. Л. Сидоренко, Е. Н. Ардатовская.- Киев, Наукова думка, 1987. 544 с.
- Дресвин С.В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 1: Уравнение баланса энергии. Метод контрольного объема. Расчет температуры плазмы: Учеб. Пособие / Дресвин С. В., Иванов Д.В.-СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2004. 227 с.
- Дресвин С. В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 3: Уравнение движения плазмы. Методика расчета скорости плазмы в плазматронах: Учеб. Пособие / Дресвин С. В., Нгуен Куок Ши, Иванов Д. В. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. 132 с.
- В.Я.Фролов. Плазменная технология нанесения декоративных покрытий / В. Я. Фролов, Б. А. Юшин, И. С. Чуркин // Металлообработка, 2009, № 1 (49). с. 20 -23.
- Дресвин С. В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 2: Дресвин С. В. Электромагнитные задачи в плазмотронной технике: Учеб. пособие / Дресвин С. В., Иванов Д. В. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. — 296 с.
- Дресвин С.В. Теплообмен в плазме. Учеб. пособие / Дресвин С. В., Зверев С. Г. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. -212 с.
- Энгельшт B.C. Теория столба электрической дуги / Энгельшт B.C., Гу-нович В.Ц., Десятков Г. А. и др.- Новосибирск: Наука, 1990, — (Низкотемпературная плазма. Т. 1). — 376 с.
- А.А. Овсянников. Диагностика низкотемпературной плазмы / А. А. Овсянников, B.C. Энгельшт, Ю. А. Лебедев и др. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1994— (Низкотемпературная плазма. Т.9). — 485 с.
- Физика и техника низкотемпературной плазмы / Под общей редакцией С. В. Дресвина. М., Атомиздат. 1972. — 352 с.
- Жиркевич Л. П. Измеритель скоростей светящихся и освещенных объектов ИССО-1 / Жиркевич Л. П., ИГиманович В. Д., Шипай А. К.// Приборы и техника эксперимента, 1975, № 3. — с. 268 270.
- Подчайнова В.Н., Медь / Подчайнова В. Н. —М., Свердловск: Мета-лургиздат, 1991. 249с.
- Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Уманский Я. С., Скаков Ю. А., Иванов А. Н., Расторгуев Л. Н. -М.: Металлургия, 1982. 632 с.
- Богомолова. Н. А. Практическая металлография / Н. А. Богомолова. — М.: Высшая школа, 1982. 272 с.
- Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности / Вудраф Д., Делчар Т. -М.: Мир, 1989. 564 с.
- Р. Fauchais. Knowledge Concerning Splat Formation: An Invited Review 7 P. Fauchais, M. Fukumoto, A. Vardelle, and M. Vardelle.// Journal of Thermal Spray Technology Volume 13(3) September 2004. p.337−360.
- Ковенский И.М. Методы исследования электролитических покрытий / Ковенский И. М., Поветкин В. В. М.: «Наука», 1994 г. — 234 с.
- ТУ 2458−001−51 286 179−2008. ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ, НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, НАНОСИМЫЕ МЕТОДАМИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ.