Применение газовых систем N–O–C–H для синтеза упрочняющих компонент в плазменных покрытиях

Abstract

Рассмотрена возможность синтеза упрочняющих компонент в процессе плазменного напыления с использованием плазмохимического реактора. Проведен термодинамический анализ систем, базирующихся на баллонных газах N₂, CO₂, C₃H₈–C₄H₁₀, CH₄, а также воздухе (смеси N₂ и O₂) и ряда порошковых материалов. В качестве модельных выбраны материалы на основе железа и порошки с достаточно большим содержанием титана. Показана принципиальная возможность получения карбидов, нитридов и оксидов в конденсированном состоянии, установлены диапазон термодинамических параметров, в котором они существуют, зависимость содержания синтезированных соединений в системе от температуры процесса, давления и количества исходного твердого продукта. Установлено, что организация процесса напыления с сопутствующим синтезом упрочняющих компонент невозможна без наличия объективной информации об энергетических возможностях комплекса плазменного оборудования «плазмотрон–плазмохимический реактор». Проведен цикл экспериментов по напылению плазменных покрытий и испытаний на их стойкость к абразивному износу.

Possibility of strengthening component synthesis during plasma spraying with application of plasma-chemical reactor is considered. Thermodynamic analysis of systems based on bottled gases N₂, CO₂, C₃H₈-C₄H₁₀, CH₄, as well as air (N₂ and O₂ mixture) and a number of powder materials was performed. Iron-based materials and powders with sufficiently high titanium content were selected as model ones. Fundamental possibility of producing carbides, nitrides and oxides in the condensed state is demonstrated, ranges of thermodynamic parameters, in which they exist, dependence of synthesized compound content in the system on process temperature, pressure and quantity of initial solid product were established. It is found that organization of spraying process with concurrent synthesis of strengthening components is impossible without availability of objective data on energy capabilities of plasma equipment, consisting of plasmatron-plasma-chemical reactor complex. A series of experiments were performed on plasma coating spray-deposition and testing them for abrasive wear.