Повышение качества покрытий путем электроплазмотермических воздействий, обеспечивающих эвтектическое плавление, развитую морфологию и пористость

• Автор: Наконечных, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1. Проблема повышения адгезии электроплазменных порошковых покрытий
1.1. Особенности нанесения покрытий ' методом электро-плазменного напыления
1.2. Методы повышения прочности сцепления покрытий с основой
1.3. Выбор материала подслоя и совершенствования технологии электроплазменного напыления
1.4. Выводы
1.5 Задачи исследований
2. Оценка возможности повышения прочности соединения электроплазменного покрытия после нанесения подслоя и плазмотермической обработки
2.1. Выбор состава подслоя для повышения прочности соединения покрытия с сохранением заданной морфологии и пористости
2.2. Кинетика роста фазы расплава в зоне контакта основа/подслой/покрытие
2.3. Выводы
3. Исследование физико-механических свойств электроплазменных покрытий после плазмотермической обработки
3.1. Объекты и методы исследований
3.2. Методика проведения эксперимента
3.3. Порядок проведения исследований
3.4. Выбор параметров управления процессом формирования покрытий

3.5. Построение эмпирической зависимости
3.6. Исследование морфологии и структуры покрытий, нанесенных на подслой Тг№
3.7. Исследование влияния режимов напыления подслоя и плазмотермической обработки на свойства покрытий
3.7.1. Исследование влияния технологических режимов электроплазменного напыления подслоя на формирование покрытия и плавление переходной зоны
3.7.2. Исследование морфологии, структуры и параметров шероховатости покрытий
3.7.3. Исследование пористости и прочности соединения
3.7.4. Исследование микротвердости и фазового состава
3.7.5. Исследование коррозионного потенциала
3.8. Выводы
4. Технология формирования покрытий с повышенной прочностью соединения электроплазменным напылением с плазмотермической обработкой
4.1. Технологические рекомендации по электроплазменному напылению титановых покрытий с подслоем Т1№ на титановые дентальные имплантаты и их плазмотермической обработке
4.2. Технико-экономическая оценка практического использования результатов исследований
4.3. Выводы
Заключение Приложение Список литературы
Тенденцией развития современного производства является использование новых конструкционных материалов: сплавов на основе титана, никеля, тугоплавких металлов и др. Из-за высокой стоимости и трудностей формообразования вышеперечисленные материалы чаще применяются в виде покрытий, сформированных на наиболее ответственных поверхностях деталей, изготавливаемых из легкообрабатываемых и дешевых материалов. Наиболее технологичным, позволяющим наносить покрытия из любых материалов с заданным комплексом свойств, является, как показывают многочисленные исследования, метод электроплазменного напыления [1-4]. Выполненные Н. Н. Рыкалиным, В. В. Кудиновым, Ю. А. Харламовым комплексные исследования процессов плазменного напыления заложили теоретические основы получения покрытий с заданными свойствами, позволили создать общую методологию их контроля и регулирования, разработать критерии создания технологических процессов и оборудования электроплазменного напыления.
На кафедре «Материаловедения и высокоэффективных процессов обработки» СГТУ под руководством профессора В. Н. Лясникова проведены исследования влияния параметров процесса плазменного напыления на структуру и свойства покрытий из титана и гидроксиапатитовой керамики, применяемых при изготовлении внутрикостных стоматологических имплантатов, исполняющих роль несъемного протеза и рассчитанных на долговременное восприятие циклических нагрузок [1], оптимальной конструкцией которых считается комбинированная - компактная основа и пористое покрытие, которая обеспечивает требуемую механическую прочность, биосовместимость и высокую функциональную надежность.
Покрытия на имплантатах должны обладать комплексом часто взаимоисключающих свойств: высокой адгезией; пористостью не менее 40%, достаточной для прорастания в них костной ткани; развитой морфологией; хорошей биосовместимостыо. Однако при таких параметрах структуры не всегда дости-

где Ум - объем материала покрытия; V- объем занимаемый покрытием. С учетом (2.29), (2.30) формулу (2.28) можно переписать в виде:
. УрК 1 - П)гс,(Тг - Г|) + Л„Урм(1 -п)
-[,-Н
ке 1 1 ЩІ
(2.31)
Количество теплоты, передаваемое через двухслойное покрытие, может быть определено по формуле [119]:
F{t' -t")r
я; я;
(2.32)
где А - площадь, через которую проходит данное количество теплоты; г - время;
/, /7соответственно температура внешней и внутренней поверхности покрытия; <5/, 82 — толщина слоев покрытия; Я/, Я/ - коэффициенты теплопроводности слоев. Приравнивая правые части выражений (2.24), (2.32) получим формулу для определения времени, необходимого для нагрева подслоя до температуры /7:

8 +32 ке | Anin L
U

і* — j'1-д
Аэф ~ Л' 4, ,
^(У-^/) (2.33)
Эффективная теплопроводность покрытия с учетом его пористости определяется по формуле Лихтенекера [91]:
(2.34)
где Я,* - теплопроводность материала покрытия; Я/ - теплопроводность газа, находящегося в порах покрытия; П— пористость.
Считали, что в порах находится воздух, и коэффициент теплопроводности воздуха в зависимости от температуры рассчитывали по формуле из [91]:

Я* = Я* = 0.0244

(2.35)
где Т, Т0 — соответственно конечная и начальная температура, К.