Технологічні процеси нанесення покриттів із модифікацією поверхонь виробів потоками компресійної плазми

Введення у локальні ділянки поверхні значних додаткових порцій енергії дозволяє створювати умови для фазових та структурних перетворень у матеріалі, а, у випадку застосування спеціальних робочих середовищ, змінювати і хімічний склад поверхневого шару оброблюваного матеріалу. Ведення додаткової енергії здійснюється застосуванням пульсуючої дуги, що формується між одним із електродів генератора основного потоку плазми та поверхнею виробу. У разі переміщення плазмового пристрою відносно поверхні у поверхневому шарі створюються періодично розміщені ділянки модифікованого матеріалу, який відрізняється від вихідного за своїми фізико-механічними характеристиками. За результатами досліджень зв’язку між режимними параметрами ведення процесу та показниками якості отриманого продукту розроблено та виготовлено плазмові пристрої, які реалізують запропоновану технологію. Встановлено основні енергетичні характеристики розроблених генераторів плазми та їх критеріальні залежності від режимних параметрів генерації плазми. Надані технологічні рекомендації щодо використання процесу обробки матеріалу. Показано, що застосування імпульсної допоміжної дуги дозволяє на два порядки збільшити значення питомої енергії на локальних ділянках поверхні, що призводить до фазових змін на цих ділянках. Досліджено експлуатаційні характеристики отриманих покриттів – міцність зчеплення з основою, пористість, стійкість до спрацьовування. Показано, що інтегральне значення міцності зчеплення покриття з основою сягає (130 – 160) МПа.

Обробка поверхонь з’єднання потоками компресійної плазми (потоками високоенергетичних іонів) змінює структурний стан та підвищує щільність дислокацій у поверхневому шарі, що сприяє встановленню міцних зв’язків між покриттям і основою. Встановлено, що в процесі обробки у середовищі активних газів виникає зміцнювальна фаза (зокрема, нітриди в середовищі азоту), які підвищують інтегральну твердість матеріалу покриття і стійкість до спрацьовування. За результатами досліджень встановлено закономірності впливу режимних параметрів обробки на процес формування модифікованого шару, зокрема на утворювання зміцнювальної фази як у матеріалі основи, так і в корозійностійких покриттях на основі кобальту та теплобар’єрних покриттях на основі оксиду цирконію, а також встановлено зв'язок між структурою та експлуатаційними характеристиками отриманих поверхонь. На основі проведених досліджень розроблені технологічні рекомендації щодо застосування розроблених методів обробки матеріалів для підвищення експлуатаційних властивостей виробів.