Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 83 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Электроизоляционные свойства алюмооксидных детонационных покрытий Владимир Ульяницкий a , Александр Штерцер b,* , Игорь Батраев c Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, пр. академика Лаврентьва, 15, г. Новосибирск, 630090, Россия a http://orcid.org/0000-0002-3538-1486, ulianv@mail.ru , b http://orcid.org/0000-0003-4973-0437, asterzer@mail.ru, c http://orcid.org/0000-0002-0364-144X , ibatraev@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 4 с. 83–95 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.4-83-95 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Для электроизоляции металлических элемен- тов приборов и устройств используется широкий спектр материалов – от лаков, красок и полиме- ров до керамик, работающих в экстремальных ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 534.222.2+621.793.79 История статьи : Поступила: 01 сентября 2018 Рецензирование: 13 сентября 2018 Принята к печати: 22 октября 2018 Доступно онлайн: 15 декабря 2018 Ключевые слова : Детонационное напыление Электроизоляционное покрытие Удельное сопротивление Диэлектрическая прочность Финансирование Исследование выполнено при ча- стичной финансовой поддержке РФФИ и Правительства Новоси- бирской области в рамках проекта № 18-43-540008. АННОТАЦИЯ Введение. Для получения электроизоляционных покрытий из оксидной керамики широко используют- ся различные методы газотермического напыления, такие как газопламенное, плазменное, HVOF, детонаци- онное и др. Важными, но пока до конца не изученными являются вопросы о природе электропроводности газотермических, в том числе детонационных, покрытий, а также о влиянии состава используемой детониру- ющей смеси на их электроизоляционные свойства. Экспериментально обнаружено, что электропроводность алюмооксидных покрытий зависит не только от технологического режима их нанесения и структуры, но и от влажности и температуры окружающей атмосферы. Однако физической модели, количественно описываю- щей механизм электропроводности с учетом этих факторов, пока не предложено, поэтому задача теоретиче- ского объяснения имеющихся экспериментальных данных является актуальной. Цель работы заключалась в экспериментальном изучении электроизоляционных свойств алюмооксидных покрытий, полученных дето- национным напылением, в определении влияния состава детонирующей смеси на их электропроводность, а также в построении физической модели, позволяющей количественно оценивать удельное объемное сопро- тивление покрытий. В работе исследованы детонационные покрытия, полученные на детонационной уста- новке CCDS2000 из порошка корунда марки М40 Super с использованием ацетиленокислородных смесей с различным содержанием компонентов. Методы исследований включали измерения пористости, удельного электрического сопротивления и диэлектрической прочности полученных покрытий. Полученная информа- ция использовалась для построения модели проводимости детонационных покрытий с учетом дефектности структуры. Результаты и их обсуждение . Различия в свойствах покрытий, полученных с применением ацети- ленокислородных детонирующих смесей, в широком диапазоне молярных соотношений кислорода к топливу (от 1,0 до 5,0) не обнаружено. Высказана гипотеза о том, что проводимость покрытий обусловлена наличием дефектов – микроканалов, заполненных адсорбированной водой. Удельное сопротивление покрытий составляет (0,3…1,3)10 10 Ом·см, условная диэлектрическая прочность 5…6 кВ для толщины 240…300 мкм. Измеряемая в данной работе диэлектрическая прочность называется условной, поскольку до пробоя в обычном понима- нии, когда значения пробойного тока превышают сотни миллиампер и даже десятки ампер, тестируемые образцы не доводились. Пробой регистрировался, если ток через щуп превышал установленное предельное значение I = 1 мА, т. е. ток, уже ощущаемый человеком. На основе экспериментальных данных и предло- женной гипотезы построена модель, согласно которой в объеме покрытия существуют сквозные дефекты в виде микроканалов, площадь которых составляет 0,5…2,0 % площади покрытия, а поперечный размер – от 24 до 105 нм. Микроканалы заполнены адсорбированной из атмосферы водой и по ним протекает ос- новной ток при приложении напряжения. Удельное сопротивление воды при условном пробое составляет величину порядка 10 5 Ом·см. Научная значимость результатов заключается в объяснении причины более низкого удельного сопротивления газотермических покрытий по сравнению с беспористой спеченной алю- мооксидной керамикой (более 10 14 Ом·см). Практическая значимость состоит в возможности использова- ния в детонационном напылении ацетиленокислородных смесей с различным сочетанием компонентов без ущерба качества электроизоляционных покрытий. Для цитирования: Ульяницкий В.Ю., Штерцер А.А., Батраев И.С. Электроизоляционные свойства алюмооксидных детонационных покрытий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 4. – С. 83–95. – doi: 10.17212/1994-6309- 2018-20.4-83-95. ______ *Адрес для переписки Штерцер Александр Александрович , д.ф.-м.н., доцент, в.н.с. Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, пр. акад. Лаврентьева, 15, 630090, г. Новосибирск, Россия Тел. : 8 (383) 333-00-03, e-mail: asterzer@mail.ru