|
122 (Ван-дер-Ваальсовыми силами) и химическим взаимодействием соприкасающихся фаз [169].Время контакта частицы с основой при плазменном напылении составляет от 100*5 до 10'7 сек. [170]. В процессе формирования покрытия при затвердевании частиц в них и в подложке возникают термические напряжения, достигающие 10" МПа. В случае Я\>^2 в покрытии возникают растягивающие напряжения, если Я\ Для тел простой формы (пластина, цилиндр) напряжения 2-го рода рассчитываются на основе положений теории термоупругости [171]: £,£,(.*, -A3)7" СУ. = ^2 = /*,)*,(!-/*,)+ЯЛ-А) Я,£,(л, -а)7’_____________ , (4.4) , (4-5) где:2, Д2 коэффициент термического расширения покрытия и основы, 1/°С; Е\, Ег модуль упругости покрытия и основы, Па; //i, JU2 коэффициент Пуассона покрытия и основы; Ттемпература, К; /?], /го толщина покрытия и основы, м. С увеличением толщины покрытия в нем накапливаются остаточные напряжения, вследствие этого уменьшается прочность сцепления покрытия с основой. Наименее прочной является зона сцепления между частицами в покрытии, поэтому при разрушении часть покрытия остается на подложке. При увеличении толщины покрытия его теплопроводность снижается, а прочность сцепления возрастает. Это характерно для покрытий, толщина которых не превышает 0,5-1,0 мм [172]. На свойства покрытия влияет также расход плазмообразующего газа и величина подводимой мощности. Уменьшение расхода газа повышает тепловую нагрузку на электроды и они интенсивно разрушаются. Увеличение силы тока дуги повышает температуру плазмы, а увеличение расхода газа снижает ее. Определяющими качество потребительскими свойствами теплоизоляционноконструкционного стеклокомпозита с лицевой поверхностью (глазурованной, ангобированиой, оплавленной, рельефной, гладкой и др.) является как качество |
76 В зоне контакта напыляемой частицы она будет расплющиваться по поверхности подложки. Если время контакта несколько секунд, а толщина пограничных слоев основы и покрытия порядка микрометра, то температура в зоне контакта определяется из выражения [139]: где /,, /2, /, соответственно температура покрытия и основы в зоне контакта. К; А теплопроводность, КДж/м2 К. В общем случае tK всегда ближе к температуре того материала, для которого величина ^Л С р имеет более высокое значение. Адгезия покрытия с подложкой обусловлена механическим зацеплением покрытия за микронеровности поверхности, силами межфазного взаимодействия (Ван-дер-Ваальсовыми силами) и химическим взаимодействием соприкасающихся фаз [95, 110]. Время контакта частицы с основой при плазменном напылении составляет от Ю0*5 до 10'7 сек. [140]. В процессе формирования покрытия при затвердевании частиц в них и в подложке возникают термические напряжения, достигающие 102 МПа [133]. В случае А\>А2 в покрытии возникают растягивающие напряжения, если Л\<Л2 сжимающие напряжения [117]. Для тел простой формы (пластина, цилиндр) напряжения 2-го рода рассчитываются на основе положений теории термоупругости [141]: *1 К ~ f2 (10) р плотность, кг/м3; £,£2(Л-Л2У (И ) E,E,fa-Xjr (12) я,ft-Mi)+(К iK feО-а)’ где А], А2 коэффициент термического расширения покрытия и основы, 1/°С; 77 Ei, Ег модуль упругости покрытия и основы, Па; Ни Нг коэффициент Пуассона покрытия и основы; Т температура. К; h\, hi толщина покрытия и основы, м. С увеличением толщины покрытия в нем накапливаются остаточные напряжения, вследствие этого уменьшается прочность сцепления покрытия с основой [142]. Наименее прочной является зона сцепления между частицами в покрытии, поэтому при разрушении часть покрытия остается на подложке. При увеличении толщины покрытия его теплопроводность снижается, а прочность сцепления возрастает. Это характерно для покрытий, толщина которых не превышает 0,5-1,0 мм [117]. Авторами [143] отмечено, что прочность сцепления композиции (97,3% Л/20з+2,7% TiOi) на стали уменьшилась с 30 МПа (слой 50 мм) до 19,6 МПа (слой 150 мм) [143]. Прочность сцепления тонкомолотого магнезитового порошка с периклазо-шпинелидным кирпичом возрастает с 2,45 до 8,82 МПа при увеличении содержания частиц менее 66 мкм [144]. Прочность сцепления частиц серебра и меди возрастала с увеличением температуры серебряной подложки до 500 °С. Это объясняется химическим взаимодействием металлов в указанном диапазоне температур. О решающем влиянии температуры в точке контакта покрытие-подложка на их прочность сцепления свидетельствует то обстоятельство, что для данной системы покрытиеподложка существует минимальная температура подогрева, при которой наступает сцепление [145]. Глубина внедрения частиц AI1O3 зернистостью 100 мкм на подложки из меди или свинца возрастает при повышении температуры и пластичности подложки, что повышает прочность сцепления [145]. При формировании вольфрамового и молибденового покрытий на подогретой до 600 °С медной основе вероятная скорость внедрения составляет около 60 м/с, при напылении молибдена на никелевую основу 85 м/с, при напылении вольфрама на нагретую до 1200 °С молибденовую 78 основу 120 м/с [117]. Напыление глинозема на кварцевое стекло осуществляли только при предварительном подогреве подложки, причем сцепление происходило за счет образования промежуточных атомов кислорода, валентные связи которого распределяются между ионами металла в обоих взаимодействующих оксидах [146]. На свойства покрытия влияет также расход плазмообразующего газа и величина подводимой мощности. Уменьшение расхода газа повышает тепловую нагрузку на электроды и они интенсивно разрушаются. Увеличение силы тока дуги повышает температуру плазмы, а увеличение расхода газа снижает ее. |