Плазмотрон для нанесения покрытий из тугоплавких дисперсных материалов

Одним из наиболее производительных, технологичных и эффективных способов получения защитных по- крытий на элементах аэрокосмической техники от воздействия значительных динамических нагрузок, агрес- сивных сред, высоких температур, нейтронных потоков и т. п. является плазменное напыление. Основным элементом, обеспечивающим необходимые характеристики напыляемым частицам, является плазмотрон. В мире разработано большое количество плазмотронов различных конструкций, каждая из которых имеет как свои преимущества, так и недостатки. В основном напыляемый материал подается в плазменную струю радиально через канал, находящийся на срезе сопла, что отрицательно сказывается на качестве покрытия и коэффициенте использования материала, так как происходит неравномерный прогрев напыляемых тугоплав- ких дисперсных материалов (оксидов, карбидов, нитридов и т. д.). Для обеспечения нагрева напыляемого ма- териала повышают мощность плазмотрона, что уменьшает ресурс его работы. Существует схема подачи транспортирующего газа с порошком спутно плазменному потоку, позволяющая обеспечить более эффектив- ный и равномерный прогрев напыляемого материала, а также предусматривающая дополнительную стабили- зацию дугового разряда, но в промышленном масштабе такие плазмотроны не выпускаются, так как техноло- гически сложны в изготовлении. Был разработан и изготовлен плазмотрон по такой схеме. Проведены срав- нительные экспериментальные исследования по напылению тугоплавких материалов импортным плазмотро- ном F4 (Switzerland) и разработанным ПМ-1. Для сравнительного анализа плазмотронов в качестве материала образцов выбрали сталь 45, материал для напыления - оксид Al2O3, который используется в основном в качестве теплозащитного покрытия. Напыление Al2O3 на сталь производили через подслой кермета (40 % Al2O3 +60 % NiCr по объёму) для сглаживания коэффициентов термического расширения. Выявили, что покрытия, нанесенные модернизированным плазмотроном ПМ-1, имеют более высокую прочность сцепления и большую толщину (примерно на 20 %), а пористость ниже на 13 %, чем у покрытий, полученных плазмотро- ном F4 (Switzerland).