|
117 Наиболее перспективными являются ангобирование и глазурование с использованием плазменного факела [154,155]. Однако в процессе воздействия высокотемпературного источника энергии на поверхности пеностекла возникает тепловой удар, который может вызвать значительные напряжения в подложке и как следствие снизить его эксплуатационные свойства. Теоретические исследования Августинника Л.И., Будникова П.П., Горяйнова К.Э., Гропянова В.М., Зальманга Г., Зайонца Р.М., Кинджери У.Д., Куколева Г.В., Мчедлова Петросяна О.П., Немеца И.И., Пристона Ф., Рыкалина Н.Н., Свирского Л.Д. и других отечественных и зарубежных ученых позволили решить проблему получения термостойких изделий и покрытий [156-158]. Однако, за исключением отдельных исследований, вопросы термостойкости пеностекла практически не рассматривались. Существующие способы расширения цветовой гаммы глазурного слоя при локальном оплавлении поверхности материалов следует признать неэффективными из-за образования трещин и снижения прочности сцепления глазурного слоя с основой. Выделяют несколько стадий процесса высокотемпературного напыления материалов, следующих непрерывно одна за другой или происходящих одновременно: ускорение движения частиц, нагрев частиц, расплавление, коагуляция или дробление частиц, их сфероидизация, удар частиц о поверхность подложки и формирование покрытия [159]. По способу подачи материала для нанесения покрытий различают напыление стержневое и порошковое [160]. Для плазменного напыления проволочным (стержневым) способом используют проволоку диаметром 0,5 1,2 мм, керамические и стеклянные прутки диаметром не более 3 мм. При нагреве материала в факеле дуговой плазмы на торце стержня (прутка) образуется жидкая капля, размер которой определяется силой поверхностного натяжения, силой воздействия газовой струи и массой капли. В работе [161] сделана попытка вывести формулу приближенного расчета диаметра образующихся в факеле расплавленных частиц напыляемого материала: |
26 процессов с использованием нетрадиционных источников энергии на основе современных научных знаний. В связи с этим актуальной является проблема создания научных основ формирования и повышения эксплуатационных свойств плазменных декоративных покрытий стеновой керамики. К настоящему времени основными способами получения декоративной стеновой керамики являются окрашивание в массе, двухслойное формование, глазурование, ангобирование, торкретирование и нанесение органосиликатных и других покрытий [18, 35, 36, 37, 38, 39, 43, 48, 50]. Наиболее перспективными из них являются ангобирование и глазурование с использованием газопламенного и плазменного факелов [42, 47, 49, 50]. Однако в процессе воздействия высокотемпературного источника энергии на поверхности керамического кирпича возникает тепловой удар, который может вызвать значительные напряжения в черенке и как следствие снизить его эксплуатационные свойства. Теоретические исследования Августинника А.И., Будникова П.П., Горяйнова К.Э., Гропянова В.М., Зальманга Г., Зайонца Р.М., Кинджери У.Д., Куколева Г.В., Мчедпова Петросяна О.П., Немеца И.И., Пристона Ф., Рыкалина Н.Н., Свирского Л.Д. и других отечественных и зарубежных ученых позволили решить проблему получения термостойких изделий и покрытий [16, 35, 49, 51, 53, 54]. Однако, за исключением отдельных исследований, вопросы термостойкости стеновой керамики на основе легкоплавких глин практически не рассматривались. Так, изучали влияние термического удара при газоплазменном декорировании керамического кирпича из легкоплавких гидрослюдистых глин на прочность сцепления и морозостойкость декоративного покрытия [39, 41]. Авторы [40, 41] создавали термостойкую стеновую керамику и применяли технологические способы отвода тепла при локальном нагреве ее поверхности. Например, наиболее термостойкий состав включает в себя до 40% шамота или дегидрационной глины заданного фракционного состава [44]. Предварительное увлажнение 70 изменить в зависимости от требований технологии в процессе нанесения покрытия; • возможность нанесения покрытий на больших и малых поверхностях, изделиях сложной формы; • сохранение структуры и свойств материала подложки, так как в процессе напыления поверхность обрабатываемого изделия нагревается до относительно низкой температуры; • уменьшение окисления напыляемого материала и подложки из-за того, что в плазменных горелках используются газы, не содержащие кислород; • ускорение процесса, так как плазменная струя имеет значительно более высокую температуру, чем пламя, образующееся в результате сгорания газообразного топлива при других способах нанесения покрытия; • плазменные покрытия имеют более высокую плотность и лучшее сцепление с поверхностью подложки. Впервые покрытия, полученные методом высокотемпературного распыления, были получены в 1912 году при создании металлического слоя, напыленного ручным пистолетом [118]. В 1954 году было получено покрытие на основе оксидов никеля и магния, нанесенное газоплазменным методом [119]. Чуть позже таким способом получены покрытия из оксидов алюминия и циркония. После создания генераторов низкотемпературной плазмы плазмотронов стало возможным получение покрытий различного назначения методом плазменного напыления [120]. В процессе высокотемпературного напыления материалов выделяют несколько стадий, следующих непрерывно одна за другой или происходящих одновременно: ускорение движения частиц, нагрев частиц, расплавление, коагуляция или дробление частиц, их сфероидизация, удар частиц о поверхность подложки и формирование покрытия [121]. 71 По способу подачи материала для нанесения покрытий различают напыление стержневое и порошковое [117]. Для плазменного напыления проволочным (стержневым) способом используют проволоку диаметром 0,5 1,2 мм, керамические и стеклянные прутки диаметром не более 3 мм, учитывая малую теплопроводность стекла и керамики [116, 121]. При нагреве материала (пруток, стержень) потоком дуговой плазмы на ее торце образуется жидкая капля, размер которой определяется силой поверхностного натяжения, силой воздействия газовой струи и массой капли. В работе [122] сделана попытка вывести формулу приближенного расчета диаметра образующихся в факеле расплавленных частиц напыляемого материала: где dc диаметр сопла, м; v расход газа, м3/с; Т температура газа. К; dn диаметр проволоки, м; <тповерхностное натяжение, Па-с; р плотность среды, кг/м3. Из формулы (8) следует, что зерновой состав частиц можно регулировать температурой плазменной струи, диаметром стержня, а также, в определенных пределах, расходом газа и диаметром сопла. Получаемый при напылении размер частиц совпадает с расчетным и обычно составляет 5060% по массе [123]. Некоторое отклонение связано с допущениями, принятыми при выведении формулы (8) и невозможности учета фактической зоны образования капель в плазменном факеле. При напылении покрытий порошковым способом объемная концентрация частиц в плазменной струе не превышает 0,03% [124]. |