Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 86 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ные значения скорости детонации D , массовой скорости U , давления P , температуры T , плотно- сти ρ g и динамического напора Н газа за фрон- том детонации в зависимости от k . Из табл. 1 видно, что продукты детонации ацетиленокислородной смеси с k = 1,0 обладают максимальной температурой и динамическим напором, и с этой точки зрения данная смесь, казалось бы, наиболее пригодна для напыления тугоплавких материалов. Что касается соста- ва продуктов детонации, то для эквимолярной смеси ( k = 1,0) они состоят преимущественно из водорода и монооксида углерода, что предпо- ложительно может стать причиной частичного восстановления оксида алюминия и появления свободного алюминия с ухудшением диэлектри- ческих свойств покрытия. Проведение ДН с раз- личным k должно дать ответ на вопрос об опти- мальном составе детонирующей газовой смеси при получении электроизоляционных покрытий. С тем чтобы скомпенсировать падение T и H при увеличении k , подбор оптимального режима ДН при k > 1,0 осуществлялся варьированием заря- да детонирующей смеси так, чтобы температура вылетающих из ствола частиц достигала темпе- ратуры плавления, что фиксировалось путем из- учения сплэтов [7]. При напылении газотермическим методом важно исключить влияние нагрева образца на ха- рактеристики получаемого покрытия в процессе его формирования. ДН благодаря импульсному характеру процес- са позволяет поддерживать тем- пературу в пределах до 100 °С в течение всего процесса форми- рования покрытия на подложках из любого металла путем вари- ации частоты выстрелов и при- менения воздушного охлаждения обрабатываемого объекта. Для исключения искажения измеря- емых электрических параметров формируемого покрытия из-за ок- сидных пленок на металлической подложке непосредственно перед напылением ее поверхность под- вергалась пескоструйной обра- ботке с удалением до 10 микрон поверхностного слоя образца. Предварительные эксперименты на подложках различной толщины (от 1 до 10 мм) из углеродистой и нержавеющей стали, меди, ла- туни и алюминиевых сплавов показали, что при выполнении этих требований измеряемые пара- метры напыленного слоя диэлектрика не отлича- ются в пределах погрешности измерения. Оптимизация процесса ДН керамики на установке CCDS2000 показала, что наилучшее качество покрытия получается на дистанции на- пыления 300 мм, когда пятно напыления имеет размер около 30 мм, а толщина слоя меняется в пределах пятна напыления, уменьшаясь от цен- тра к периферии. В наших экспериментах напы- ление последовательностью выстрелов без ска- нирования производилось на дюралюминиевые диски диаметром 40 мм. Профиль получаемого покрытия показан на рис. 1, толщина алюмо- оксидного слоя в пределах пятна изменялась почти в два раза. Измерение производилось с помощью микрометра с погрешностью ±5 мкм. Тестирование диэлектрической прочности по- крытия сферическим электродом диаметром 3 мм позволило выполнять на одном образце до- статочно большое количество измерений. Исследование пористости и диэлектрических свойств покрытий Пористость получаемых покрытий измеря- лась по фотографиям микроструктуры на ми- кроскопе OLYMPUS GX-51 с соответствующим Рис. 1. Профиль покрытия на дюралюминиевой подложке Ø40×7 мм: h – толщина покрытия; r – расстояние от центра подложки Fig. 1 . Profile of the coating on aluminum substrate Ø40×7 mm: h – coating thickness; r – the distance from the substrate center