|
120 При плазменном напылении происходит расплавление декорирующего материала с образованием частиц определенных размеров, которые в процессе напыления движутся к подложке с достаточно большой скоростью и при этом частично изменяют свои свойства за счет высокотемпературного воздействия плазменного факела. Для получения качественных покрытий па поверхности теплоизоляционноконструкционного стеклокомпозита, большое значение имеет размер пор, чем меньше пористость образца, тем качественнее поверхность покрытия. В виду того, что образование покрытий происходит из расплавленного материала, важным фактором является хорошее смачивание поверхности расплавом. Другим необходимым условием получения качественного покрытия является обеспечение термической активности частиц, неизменности их химического состава, приобретение частицей необходимой кинетической энергии пластического удара о поверхность и обеспечение образования прочного сцепления частиц между собой и основой. Смачивание расплавами металлов, оксидов, стекол поверхности твердых тел зависит от их структуры, состава расплава, температуры и характера окружающей среды [159]. Смачивание различных поверхностей расплавами стекол связано со способностью последних к кристаллизации. Оксиды ВеО, ZnO, MgO вызывают объемную кристаллизацию стекол, которая, как правило, ухудшает смачивание, а добавки CdO, СаО, SrO, ВаО способствуют появлению поверхностной кристаллизации, которая улучшает смачивание. Повышение температуры силикатного расплава уменьшает значение краевого угла смачивания. Для силикатного состава стекла имеется критическая температура, при которой угол смачивания достигает максимума, составляя 155 °С, независимо от механических свойств подложки [166]. Дальнейшее увеличение температуры уменьшает краевой угол смачивания и при высоких температурах он не зависит от типа подложки. |
74 Максимальный размер частиц (dmax)y обеспечивающий их прогрев в плазме, можно определить выражением [134]: = >]4ат / 0,3, (9) где а коэффициент температуропроводности; Т время пребывания частицы в плазме, равное Ю'МО’2 сек. Из-за сложности определения температуры частицы распыляемого материала о ней судят по энтальпии напыляемого материала в поперечном сечении плазменной струи [117, 121]. В общем виде при плазменном напылении происходит расплавление декорирующего материала с образованием частиц определенных размеров, которые в процессе напыления движутся к подложке с достаточно большой скоростью и при этом частично изменяют свои свойства за счет высокотемпературного воздействия плазменного факела. В виду того, что образование покрытий происходит из расплавленного состояния, важным фактором является хорошее смачивание поверхности расплавом. Другим необходимым условием получения качественного покрытия является обеспечение термической активности частиц, неизменности их химического состава, приобретение частицей необходимой кинетической энергии пластического удара о поверхность и обеспечение образования прочного сцепления частиц между собой и основой. В работе [121] показано, что смачивание расплавами металлов, окислов, стекол поверхности твердых тел зависит от их структуры, состава расплава, температуры и характера окружающей среды [121]. Смачивание различных поверхностей расплавами стекол связано со способностью последних к кристаллизации. Склонность к кристаллизации Na-Ti-B стекол в зависимости от вида добавки можно расположить в такой ряд: BeO>ZnO>MgO>CdO>CaO>SrO>BaO. 75 Оксиды BeOy ZnOy MgO вызывают объемную кристаллизацию стекол, которая, как правило, ухудшает смачивание, а добавки CdO, CaO, SrO, ВаО способствуют появлению поверхностной кристаллизации, которая улучшает смачивание. С ростом температуры силикатного расплава краевой угол смачивания уменьшается. Для силикатного состава стекла имеется критическая температура, при которой угол смачивания достигает максимума, составляя 155 °С, независимо от механических свойств подложки [135]. Дальнейшее увеличение температуры уменьшает краевой угол смачивания и при высоких температурах он не зависит от типа подложки. Влияние газовой среды (окислительной) связывают с образованием на поверхности напыляемого металла пленки окисла. Смачивание поверхности зависит от степени ее окисленности [136] и от структуры окисленного слоя [87]. При формировании покрытия выделяют три стадии: удар частицы о поверхность, адгезия и сцепление частиц с основой, адгезия и сцепление частиц между собой. При воздействии кинетической энергии удара частицы деформируются и оказывают давление на поверхность. При напылении импульсное давление Р способствует очистке поверхности подложки в месте удара и приводит материал частицы и подложки в физический контакт. Ответственным за прочное соединение частицы с подложкой считают напорное давление, которое действует на протяжении всего времени деформации и затвердевания частицы и по длительности оно на 2 3 порядка превосходит длительность импульсного давления. В реальных условиях напорное давление может достигать 49 98 МПа при длительности действия 10'5-10‘7 сек. [121]. Расплавленные и твердые частицы в момент их удара о поверхность подвергаются хрупкой или пластической деформации [137,138]. |