Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 4 2018 92 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ микроканалов 2 аK δ /а 2 K = 2δ /а с величиной μ, для вычисления поперечного сечения «микрока- нала» получим формулу δ = μ а/ 2, по которой при подстановке указанных выше значений μ и а по- лучаем для δ оценку 24…105 нм, что согласует- ся с предложенной гипотезой о наноразмерном масштабе токопроводящих микроканалов. Предложенная модель, на наш взгляд, при- годна в первом приближении для описания про- водимости покрытий, полученных не только методом ДН, но и другими газотермическими способами. Она может быть взята за основу при построении более глубокого описания прово- димости керамических покрытий с дефектной структурой. Характерно, что фиксируемые экс- периментально диэлектрические свойства по- крытий зависят не только от технологических параметров их получения, но и от выдержки образцов на воздухе после их изготовления (эф- фект старения), и от применяемой методики из- мерения [19]. Возможно, что эффект старения обусловлен абсорбцией воды гигроскопичной фазой γ-Al 2 O 3 и связанным с этим изменением структуры и соответственно проводимости ми- кроканалов. Отметим, что с гигроскопичностью γ-Al 2 O 3 связано и применение этой керамики для изготовления водопроницаемых мембран [20]. На практике можно осуществлять модификацию свойств покрытий тем или иным способом, на- чиная с пропитки диэлектрическими жидкостя- ми и кончая термообработкой. Например, в [21] показано, что выдержка свежеизготовленных покрытий при 1100 °C приводит к обратному переходу оксида алюминия из γ- в α-фазу. По нашему мнению, описанные эксперимен- ты и предложенная модель электропроводности детонационных покрытий указывают на то, что в их структуре, кроме общеизвестных дефектов в виде пор и микротрещин, присутствуют также дефекты в виде сквозных микроканалов с попе- речным размером в десятки нанометров. Выводы Проведенные исследования показали, что при детонационном напылении с использовани- ем ацетиленокислородных детонирующих сме- сей удельное электрическое сопротивление и напряжение условного пробоя алюмооксидных покрытий не зависят от состава смеси в интерва- ле отношений молярного содержания кислорода к топливу от 1 до 5. При практической реали- зации технологии целесообразно ограничиться достаточно широким интервалом сотношений O 2 /C 2 H 2 вблизи стехиометрии от 2 до 4 с учетом оксидной природы напыляемого материала. Для детонационных покрытий толщиной 240…300 микрон условный полный пробой (превышение с вероятностью 100 % тока утеч- ки 1 мА) наступает при напряжении в диапазоне 5…6 кВ, что соответствует удельной электриче- ской прочности 16,7…24,0 кВ/мм, т.е. в среднем около 20 кВ/мм. Установлено, что при содержании в окружа- ющей среде 2,5% водяных паров удельное объ- емное сопротивление детонационных покрытий составляет (0,3…1,3)10 10 Ом·см. Для объяснения влияния атмосферной влажности предложена гипотеза о наличии в покрытии наноразмерных дефектов – микроканалов, заполненных адсор- бированной водой, и построена модель прово- димости покрытий с учетом данных дефектов. В соответствии с предложенной гипотезой удельная плошадь дефектов детонацонных алю- мооксидных покрытий составляет примерно 0,5…2,0 % поверхности покрытия, а попереч- ный размер проводящих микроканалов не пре- вышает величину порядка 100 нм. Список литературы 1. Fauchais P.L., Heberlein J.V.R., Boulos M.I. Thermal spray fundamentals: from powder to part. – New York: Springer Science+Business Media, 2014. – 1565 p. – ISBN 978-0-387-28319-7. 2. Deposition of dense ceramic coatings by detonation spraying / V.Yu. Ulianitsky, A.A. Shtertser, I.S. Batraev, I. Smurov // ITSC-2014 Proceedings. – Barcelona, Spain, 2014. – P. 349–352. – (DVS-Berichte; vol. 302). – ISBN 978-3-87155-574-9. 3. Nieme K., Vuoristo P., Mantyla T. Properties of alumina-based coatings deposited by plasma spray and detonation gun spray process // Journal of Thermal Spray Technology. – 1994. – Vol. 3, iss. 2. – P. 199–203. – doi: 10.1007/BF02646266. 4. Development of catalytic converters using detonation spraying / V. Ulianitsky, A. Shtertser, V. Sadykov, I. Smurov // Materials and Manufacturing Processes. – 2016. – Vol. 31, iss. 11. – P. 1433–1438. – doi: 10.1080/10426914.2016.1151041. 5. Edge effect on crack patterns in thermally sprayed ceramic splats / L. Chen, G.-J. Yang, C.-X. Li, C.-J. Li //