Влияние параметров микроплазменного напыления на потери напыляемой Zr проволоки и пористость покрытия

  • S.G. Voinarovych Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Украина, г. Киев http://orcid.org/0000-0002-4329-9255
  • D.L. Alontseva Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан, г. Усть-Каменогорск http://orcid.org/0000-0003-1472-0685
  • A.R. Khozhanov Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан, г. Усть-Каменогорск
  • A.L. Krasavin Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева, Казахстан, г. Усть-Каменогорск http://orcid.org/0000-0003-2942-6251
  • A.N. Kyslytsia Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Украина, г. Киев http://orcid.org/0000-0001-8894-4660
  • S.N. Kalyuzhny Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Украина, г. Киев http://orcid.org/0000-0002-8132-3930

Аннотация

В статье представлены новые результаты исследования причин потерь материала в процессе микроплазменного напыления (МПН) и обоснован выбор оптимальных параметров для эффективного напыления циркониевых проволочных покрытий на стальные подложки и получения покрытий с желаемой пористостью до 20,3 % на титановом сплаве. Оптимальные параметры напыления обеспечивают   максимальный коэффициент использования материала (КИМ) - до 95%, и минимальные потери материала при напылении покрытий на детали малых размеров: 47% при напылении на подложку со средним диаметром площади поперечного сечения 2 мм и менее 1% при напылении на подложку со средним диаметром 8 мм.  Исследования проводились с применением многофакторного эксперимента с дробными репликами 24–1 с варьированием таких параметров напыления, как сила тока, дистанция напыления, расход плазмообразующего газа и скорость подачи проволоки. Для изучения распределения материала покрытия в пятне напыления проводили макросъемку фигур металлизации и анализировали их с построением аппроксимирующих кривых. Методами сканирующей электронной микроскопии определяли размеры пор и пористость циркониевых покрытий при разных параметрах микроплазменного напыления на титановый сплав. Методами регрессионного анализа экспериментальных результатов были получены уравнения, позволяющие оценить степень влияния параметров микроплазменного напыления на величину КИМ и пористость покрытий и установлено, что наибольшее влияние оказывают сила тока и расход плазмообразующего газа. Обоснован выбор оптимальных  параметров МПН циркониевого покрытия с пористостью, подходящей для покрытий медицинских имплантатов.

Биографии авторов

##submission.authorWithAffiliation##
   
##submission.authorWithAffiliation##
   
##submission.authorWithAffiliation##
Ученая степень (кандидат наук, доктор наук, PhD) кандидат технических наук

Литература

1 J. Cizek and J. Matejicek, J Therm Spray Tech, 27(8), 1251-1279 (2018).

2 B. H. Robert, Journal of Thermal Spray Technology, 25, 827-850 (2016).

3 V.I. Kalita, A.I. Mamaev, V.A. Mamaeva, D.A. Melanin, D.I. Komlev, A.G. Gnedovets, V.V. Novochadov, V.S. Komlev and A.A. Radyuk, Inorg Mater Appl Res, 7(3), 376-387 (2016).

4 B. Fotovvati, N. Namdari and A. Dehghanghadikolaei, J Manuf Mater Process, 3(1), 1-22 (2019).

5 J.W. Nicholson, Prosthesis, 2, 100-116 (2020).

6 W. Liu, S. Liu and L. Wang, Coatings, 9, 249 (2019).

7 D. Apostu, O. Lucaciu, G.D.O. Lucaciu, B. Crisan, L. Crisan, M. Baciut, F. Onisor, G. Baciut, R.S. Câmpian and S. Bran, Drug Metab. Rev., 49, 92-104 (2017).

8 N. Eliaz, Materials, 12 (3), 407 (2019).

9 N.J. Hallab and Jacobs J.J., Orthopedic Applications. [In] Biomaterials Science, B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen [ed.] (Academic Press, San Diego, 2013), 841-882 p.

10 L. Kunčická, R. Kocich R. and T.C. Lowe, Prog Mater Sci, 88, 232-280 (2017).

11 M.V. Tumilovich, V.V. Savich and A.I. Shelukhina, Doklady BGUIR 7(101), 115-119 (2016).

12 F. Matassi, A. Botti, L. Sirleo, C. Carulli and M. Innocenti, Clin. Cases Miner. Bone Metab., 10(2), 111-115 (2013).

13 A. Civantos, C. Dominguez, R.J. Pino, G. Setti, J.J. Pavon, E. Martinez-Campos, F.J.G. Garcia, J.A. Rodriguez, J.P. Allain and Y. Torres, Surf Coat Technol, 368, 162-174 (2019).

14 D. Alontseva, E. Ghassemieh, S. Voinarovych, O. Kyslytsia, Polovetski, N. Prokhorenkova and A.T. Kadyroldina, Johnson Matthey Technol Rev, 64(2), 180-191 (2020).

15 S. Voinarovych, O. Kyslytsia, Ie.K. Kuzmych-Ianchuk, O. Masiuchok, S. Kaliuzhnyi, D. Teodossiev, V. Petkov, R. Valov, Al. Alexiev and V. Dyakova, Series on Biomechanics, 31 (4), 27-33 (2017).

16 D.L. Alontseva, A.R. Khozhanov, S. Voinarovich, O. Kyslytsia, N.V. Prokhorenkova, A.B. Sadibekov, S. Kalyuzhny and A.L. Krasavin, 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Tomsk, 14-26 September, 2020), 817 – 821 p.

17 ASTM F136-13(2013) Standard Specification for Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI (Extra Low Interstitial) Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56401), ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013.

18 R.C. Tucker, ASM Handbook, Volume 5A: Thermal Spray Technology, (ASM International, 2013).

19 D.L. Alontseva, M.B. Abilev, A.M. Zhilkashinova, S.G. Voinarovych, O. Kyslytsia, E. Ghassemieh, A. Russakova and L. Łatka, Adv. in Mater. Science, 18(3) (57), 79-94 (2018).

20 ASTM E2109-01(2014) Standard Test Methods for Determining Area Percentage Porosity in Thermal Sprayed Coatings, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014.

21 L.Kh. Baldayeva, Gazotermicheskoe napyleniye: uchebnoe posobiye (Izd-vo: Market DS, 2007) 344 p. (in Russ).

22 M. Szala, L. Łatka, M. Awtoniuk, M. Winnicki and M. Michalak, Processes, 8, 1544 (2020).

23 L. Łatka, L. Pawłowski, M. Winnicki, P. Sokołowski, A. Małachowska and S. Kozerski, Applied Sciences, 10(15), 5153 (2020).

24 I.P. Gulyaev, Vizualizaciya gazodinamicheskoi struktury plazmennyh potokov napylitel’nogo plazmatrona “PNK-50” tenevym metodom, Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta, 4 (51), 61-68 (2018).

25 D. L. Alontseva, E. Ghassemieh, A.L. Krasavin, G.K. Shadrin, A.T. Kussaiyn-Murat and A.T. Kadyroldina, International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 9 (2), 280-286 (2020).

26 V.I. Kalita, D.A. Malanin, A.I. Mamaev, V.A. Mamaeva, V.V. Novochadov, D.I. Komlev, V.S. Komlev and A.A. Radyuk, Materialia, 15 (2021).
Как цитировать
VOINAROVYCH, S.G. et al. Влияние параметров микроплазменного напыления на потери напыляемой Zr проволоки и пористость покрытия. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 79, n. 4, p. 82-96, dec. 2021. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1424>. Дата доступа: 05 oct. 2022 doi: https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v79.i4.10.
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.