RU2196010C2 - Установка плазменного напыления - Google Patents
Установка плазменного напыления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2196010C2 RU2196010C2 RU2001109759A RU2001109759A RU2196010C2 RU 2196010 C2 RU2196010 C2 RU 2196010C2 RU 2001109759 A RU2001109759 A RU 2001109759A RU 2001109759 A RU2001109759 A RU 2001109759A RU 2196010 C2 RU2196010 C2 RU 2196010C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- cathode
- plasma spraying
- anode
- plant
- Prior art date
Links
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004236 Ponceau SX Substances 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- NSAODVHAXBZWGW-UHFFFAOYSA-N cadmium silver Chemical compound [Ag].[Cd] NSAODVHAXBZWGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам и технике нанесения покрытий и касается установок плазменного напыления покрытий из порошковых материалов на поверхность изделий. Установка плазменного напыления проста в обслуживании, не требует наличия газобаллонного хозяйства, обладает достаточной мощностью, может работать от бытовой электросети, например, в условиях стоматологической поликлиники. Это достигается тем, что в предлагаемой установке в качестве плазмообразующего газа используют воздух, а система совместной подачи плазмообразующего газа и напыляемого порошка выполнена в виде совокупности отверстий, размещенных вокруг катода в катододержателе. Кроме того, между катодом и анодом расположена металлическая шайба-диафрагма, электрически соединенная с анодом. Источник электропитания в предлагаемой установке состоит из двух источников: основного и вспомогательного. Установка плазменного напыления может быть использована для нанесения керамических, металлических и композиционных порошковых материалов. Установка обладает достаточной мощностью для получения качественных покрытий. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике нанесения покрытий, в частности к установкам плазменного напыления покрытий из порошковых материалов на поверхность изделий.
Установки плазменного напыления широко используются в промышленности для получения покрытий различного назначения (Кудинов В.В., Пекшев П.Ю., Белащенко В.Е. "Нанесение покрытий плазмой ", М., Наука, 1990 г.).
Все они, как правило, стационарны, крупногабаритны, имеют большую мощность (десятки и сотни киловатт), питаются от сети трехфазного тока. Значительные энергетические затраты приводят к тому, что такие установки экономически выгодно использовать лишь при большом объеме работ. Однако, в ряде случаев, имеется необходимость в портативных малогабаритных установках плазменного напыления для нанесения покрытий на мелкие изделия, например зубные протезы и имплантаты.
Проблема создания настольной установки плазменного напыления для нанесения покрытий из металлических, керамических и композиционных материалов до настоящего времени остается актуальной.
Ближайшим, по мнению авторов, аналогом (прототипом) является патент 2071188, кл. Н 05 Н 1/24, опубл. бюл. 36, 1996 г., в котором описана установка, предназначенная для нанесения различных покрытий методом плазменного напыления. По данному патенту была изготовлена установка "Пласт" ВИТС 942829.001 ТУ. Установка "Пласт" состоит из источника электропитания и соединенного с ним плазмотрона. Плазмотрон выполнен в виде размещенной в корпусе системы катод-анод. В катоде имеется осевое отверстие для подачи плазмообразующего газа (аргона), вместе с ним в межэлектродный промежуток поступает напыляемый порошок. Питание установки осуществляется от бытовой электросети (220 В, 127 В). Плазмообразующий газ (аргон) подается из газового баллона через редуктор. Мощность установки составляет 100-250 Вт. Установка "Пласт" используется в ряде медицинских учреждений и клиник для нанесения ретенционных покрытий на зубные протезы и имплантаты.
Недостатком данной установки является то, что для ее работы необходимо наличие газобаллонного хозяйства, что усложняет процесс обслуживания. Кроме того, установка имеет ограничение по мощности, вследствие чего не всегда удается получать качественные покрытия. Порошковый материал подается рядом с плазменной струей, вследствие чего проплавляется и попадает на напыляемую поверхность лишь его часть, что снижает кпд использования порошка.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание простой в обслуживании установки плазменного напыления, способной работать в условиях, например, стоматологической лаборатории, без использования газобаллонного хозяйства, более мощной, чем прототип, при сохранении возможности подключения к бытовой сети, а также повышение надежности работы установки.
Предлагаемая установка плазменного напыления содержит систему электропитания, анод и катод, размещенные в корпусе и подключенные к источнику питания, и систему подачи плазмообразующего газа и напыляемого порошкового материала, причем в качестве плазмообразующего газа используют воздух, система совместной подачи плазмообразующего газа (воздуха) и напыляемого порошкового материала выполнена в виде совокупности отверстий, размещенных вокруг катода в катододержателе, между катодом и анодом расположена металлическая шайба-диафрагма, электрически соединенная с анодом, а источник электропитания состоит из двух источников: основного и вспомогательного.
На фиг.1 показана конструктивная схема установки плазменного напыления. Установка плазменного напыления содержит корпус 1, в котором размещены катод 2 и анод 3. Катод и анод соединены с основным 4 и вспомогательным 5 источниками электропитания. Источники питания подключены к электрической цепи переменного напряжения 220 В или 127 В. Между катодом и анодом расположена металлическая шайба-диафрагма 6, которая электрически соединена с анодом. Система совместной подачи плазмообразующего газа (воздуха) и напыляемого порошкового материала выполнена в виде совокупности отверстий 7, расположенных вокруг катода в катододержателе 8. На фиг.2 представлена электрическая схема установки.
Предлагаемая установка плазменного напыления работает следующим образом.
Выбирают мощность дугового разряда в зависимости от свойств напыляемого материала, напыляемой поверхности и других факторов. В зависимости от требуемой мощности устанавливают ток основного источника питания и расход плазмообразующего газа, включают основной 4 и вспомогательный 5 источники электропитания, при этом между катодом и анодом возбуждается дуговой разряд. Через отверстия 7 в катододержателе подается напыляемый порошковый материал совместно с воздухом, играющим роль плазмообразующего газа. Смесь порошка с воздухом проходит через область, занимаемую плазменной струей, и выходит через металлическую шайбу-диафрагму 6 и сопло анода 3, после чего попадает на напыляемую поверхность.
Использование в предлагаемой установке плазменного напыления в качестве плазмообразующего газа воздуха позволяет избежать применения газов (аргона, азота, гелия, водорода), которые традиционно используют в плазменных установках. Кроме того, отпадает необходимость в газобаллонном хозяйстве, что позволяет использовать предлагаемую установку, например, в условиях стоматологической поликлиники.
Система совместной подачи плазмообразующего газа (воздуха) и напыляемого порошкового материала в виде совокупности отверстий, размещенных вокруг катода в катододержателе, обеспечивает более полное взаимодействие порошка с высокотемпературной частью плазменной струи. В качестве катода используют следующие материалы: цирконий и его сплавы, серебряно-кадмиевую керамику, серебряный припой.
Наличие металлической шайбы-диафрагмы между катодом и анодом, электрически соединенной с анодом, позволяет при выдувании дуги из плазмотрона перемещать анодное пятно на внешнюю сторону шайбы-диафрагмы и тем самым увеличить напряжение и мощность разряда, а кроме того, избежать эрозии самого анода. Это дает возможность продлить срок службы сложного анодного узла и в случае значительного износа ограничиться лишь заменой шайбы. Для увеличения срока службы катодно-анодного узла может быть использована также система охлаждения.
Источник электропитания плазменной установки для надежного удержания дугового разряда должен иметь крутопадающую характеристику, пересекающую вольтамперную характеристику разряда только в одной точке, соответствующей выбранному току разряда. В предлагаемой установке плазменного напыления данная проблема решается с помощью вспомогательного источника питания, который поддерживает дугу от срыва. Основной источник электропитания является рабочим и обеспечивает основные энергетические параметры установки.
Предлагаемую установку плазменного напыления отличает простота обслуживания, достаточная мощность для получения качественных металлических, керамических и композиционных покрытий, мобильность и возможность использования для нанесения ретенционных покрытий, например, для зубных протезов и имплантатов в условиях стоматологических поликлиник и других медицинских учреждений.
Предложенные признаки, а именно использование в качестве плазмообразующего газа воздуха, наличие системы совместной подачи плазмообразующего газа и напыляемого порошкового материала в виде совокупности отверстий, размещенных вокруг катода в катододержателе, а также металлической шайбы-диафрагмы, электрически соединенной с анодом, и источника электропитания, состоящего из двух источников: основного и вспомогательного, в известных технических решениях не обнаружены, что позволяет сделать вывод о том, что предложенное решение отвечает критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Пример 1. Была изготовлена установка плазменного напыления, предназначенная для нанесения ретенционных покрытий на зубные протезы и имплантаты. Мощность установки составляла 1,2-1,5 кВт. Полезная мощность дуги - 0,4 кВт. Вспомогательный источник питания был рассчитан на ток до 1 А, основной источник питания - на ток до 10 А. Для изготовления катода применяли циркониевый стержень ⌀ 2-3 мм. Анод был изготовлен из меди. В качестве материала для шайбы-диафрагмы был выбран циркониевый сплав Э-125, который используется для изготовления дентальных имплантатов. Сплав состоял из 97,5% циркония и 2,5% ниобия. Плазмообразующий газ и напыляемый порошок совместно подавали через 4 отверстия ⌀ 1,5 мм в катододержателе. Подача воздуха осуществлялась с помощью автомобильного компрессора "Мустанг-М" (напряжение питания - 12 В, постоянный ток -14,5 А).
Пример 2. Была изготовлена установка плазменного напыления, аналогичная описанной в примере 1. Основное отличие заключалось в том, что анод и катод имели систему принудительного охлаждения проточной водой. Мощность установки - 1,8-2,0 кВт. Полезная мощность установки составляла 0,6 кВт. Катод представлял собой стержень из ПСР-45 ГОСТ 19746-85 ⌀ 3 мм. Напыляемый материал и плазмообразующий газ подавался через систему 8 отверстий ⌀ 0,8 мм или 6 отверстий ⌀ 1,0 мм. Шайба-диафрагма и анод были изготовлены из меди. Диаметр выходного отверстия шайбы-диафрагмы составлял ⌀ 3 мм, анода - ⌀ 4 мм. Для подачи воздуха использовали бытовой компрессор "Скалярий" Ty 16-539.630.77 с электропитанием от бытовой сети (220 В) или автомобильный компрессор F-1 "Дубаи" (электропитание - 12 В).
Предлагаемая установка плазменного напыления может быть использована для нанесения керамических, металлических и композиционных порошковых материалов.
Claims (1)
- Установка плазменного напыления, содержащая источник электропитания, анод и катод, размещенные в корпусе и подключенные к источнику электропитания, и системы подачи плазмообразующего газа и напыляемого порошкового материала, отличающаяся тем, что в качестве плазмообразующего газа используют воздух, система совместной подачи плазмообразующего газа и напыляемого порошкового материала выполнена в виде совокупности отверстий, размещенных вокруг катода в катододержателе, между катодом и анодом расположена металлическая шайба-диафрагма, электрически соединенная с анодом, а источник электропитания состоит из двух источников: основного и вспомогательного.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109759A RU2196010C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Установка плазменного напыления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109759A RU2196010C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Установка плазменного напыления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2196010C2 true RU2196010C2 (ru) | 2003-01-10 |
Family
ID=20248335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001109759A RU2196010C2 (ru) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Установка плазменного напыления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2196010C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2262392C1 (ru) * | 2004-04-13 | 2005-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Установка плазменного напыления |
| RU2335347C1 (ru) * | 2007-01-09 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Установка плазменного напыления |
| RU2479438C2 (ru) * | 2006-11-28 | 2013-04-20 | Владимир Е. БЕЛАЩЕНКО | Плазменные устройство и система |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0282310A2 (en) * | 1987-03-11 | 1988-09-14 | James A. Browning | High power extended arc plasma spray method and apparatus |
| RU2071188C1 (ru) * | 1993-09-16 | 1996-12-27 | Игорь Константинович Батрак | Плазменная установка |
-
2001
- 2001-04-13 RU RU2001109759A patent/RU2196010C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0282310A2 (en) * | 1987-03-11 | 1988-09-14 | James A. Browning | High power extended arc plasma spray method and apparatus |
| RU2071188C1 (ru) * | 1993-09-16 | 1996-12-27 | Игорь Константинович Батрак | Плазменная установка |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2262392C1 (ru) * | 2004-04-13 | 2005-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Установка плазменного напыления |
| RU2479438C2 (ru) * | 2006-11-28 | 2013-04-20 | Владимир Е. БЕЛАЩЕНКО | Плазменные устройство и система |
| RU2335347C1 (ru) * | 2007-01-09 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Установка плазменного напыления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8387561B2 (en) | Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition | |
| US8129654B2 (en) | DC arc plasmatron and method of using the same | |
| KR101380793B1 (ko) | 하이브리드 플라즈마-콜드 스프레이 방법 및 장치 | |
| US5733662A (en) | Method for depositing a coating onto a substrate by means of thermal spraying and an apparatus for carrying out said method | |
| EP0860099B1 (en) | Three-phase alternating current plasma generator | |
| EP0427194A2 (en) | Multiple torch type plasma generation device and method of generating plasma using the same | |
| JP2015513776A (ja) | 高エンタルピーおよび高安定性のプラズマを含むプラズマシステムおよび方法 | |
| JP3733461B2 (ja) | 複合トーチ型プラズマ発生方法及び装置 | |
| US6781087B1 (en) | Three-phase plasma generator having adjustable electrodes | |
| RU2196010C2 (ru) | Установка плазменного напыления | |
| CN107904543A (zh) | 高致密铜合金涂层及其制备方法 | |
| WO1989001281A1 (fr) | Structure de cathode d'un chalumeau au plasma | |
| Chen et al. | A new highly efficient high-power DC plasma torch | |
| CN118109778A (zh) | 一种高稳定等离子喷枪 | |
| KR102067407B1 (ko) | 플라즈마 발생기 | |
| CN2571127Y (zh) | 常压射频冷等离子体发生器 | |
| Tu et al. | Dynamic behaviour of dc double anode plasma torch at atmospheric pressure | |
| CN105555003B (zh) | 一种降低电弧等离子体发生器电极烧蚀的方法及装置 | |
| RU2065507C1 (ru) | Устройство магнетронного реактивного распыления нитридных, карбидных и карбонитридных покрытий | |
| JP2005293945A (ja) | プラズマ加熱装置およびノズル付き電極 | |
| RU2171314C2 (ru) | Плазматрон для лазерно-плазменного нанесения покрытия | |
| Anshakov et al. | Material processing using arc plasmatrons with thermochemical cathodes | |
| RU2071188C1 (ru) | Плазменная установка | |
| JPS61116799A (ja) | 軸供給型大出力プラズマジエツト発生装置 | |
| Barbezat et al. | Triplex-a high performance plasma torch |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070414 |