автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Разработка воздушно-плазменной электротехнологии нанесения защитно-декоративных покрытий

яи4604359

На правах рукописи

Юшин Борис Альбертович

РАЗРАБОТКА ВОЗДУШНО-ПЛАЗМЕННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ

ПОКРЫТИЙ

Специальность 05.09.10 - Электротехнология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ИЮН 2010

Санкт-Петербург - 2010 г.

004604859

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт - Петербургский государственный политехнический университет» (ГОУ «СПбГПУ»)

доктор технических наук, доцент Фролов Владимир Яковлевич

доктор технических наук, профессор Демидович Виктор Болеславович доктор технических наук Карасев Михаил Валентинович Ведущая организация: ОАО «НПО ЦКТИ»

Защита состоится 2010 г., в {г часов на заседании диссертаци-

онного совета Д.212.229.20 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт - Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: Санкт Петербург, ул. Политехническая 29, Гл. здание, аудитория 150.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ «СПбГПУ». Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая 29, СПбГПУ, отдел аспирантуры и докторантуры.

Автореферат разослан "_"__ 2010 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.229.20 к.т.н., доцент

Курмашев А. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сохранение культурного наследия и поддержание его в надлежащем состоянии, без сомнения, является достаточно сложной и важной задачей, требующей для своего решения усилий специалистов различных профилей. Не в последнюю очередь это связано со становящейся все более агрессивной окружающей средой, оказывающей на культурные ценности находящиеся на открытом воздухе губительное воздействие. Решение этой задачи можно осуществить лишь путем активного внедрения современных технологий и материалов апробированных в современной промышленности.

Большинство сведений, приводимых в современной технической литературе, касаются вопросов нанесения покрытий на изделия промышленного назначениях, а применительно к художественным предметам используются декоративные покрытия из благородных металлов, эмалей и красок. Для крупноформатных художественных изделий такой подход неприемлем, если он не является элементом авторского замысла.

Одним из наиболее перспективных методов формирования покрытий на поверхности крупногабаритных изделий в настоящее время является газотермическое и, в частности, плазменное напыление.

Разработкам в области плазменных технологий и теории процессов в плазменных устройствам были посвящены многочисленные публикации как отечественных, так и зарубежных ученых: М.Ф.Жукова, В.СКлубникина, В.В.Кудинова, В.Я. Фролова, С.В.Дресвина, О.П. Солоненко, П.Фоше, Э. Пфендера и др.

В работах этих, и ряда других авторов, установлены основные закономерности процессов происходящих в условиях горения электрической дуги в различных средах, поведения частиц материала вводимых в плазменную струю и ряд закономерностей, определяющих формирование слоев покрытий.

Основной задачей технологии плазменного напыления, как одного из разделов электротехнологии, является создание покрытий, предохраняющих изделия или детали от деградации. Такие покрытия могут применяться и в декоративных целях, когда нанесенный слой придает изделию привлекательный вид - в этом случае его называют защитно-декоративным - и предназначенным не только для защиты от атмосферного воздействия, но и для придания объекту определенного цвета, создания искусственной патины.

з

Цель и задачи работы. Разработка воздушно-плазменной электротехнологии нанесения покрытия, обеспеченной созданием плазмотрона, режимами его работы, формированием свойств защитно-декоративиого покрытия, обеспечивающего сохранность культурных ценностей, выполненных из медных сплавов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

1. Разработка воздушно-плазменного оборудования для получения защитно-декоративных покрытий, предохраняющих культурные ценности от деградации;

2. Установление взаимосвязей между электрическими, газодинамическими и теплофизическими параметрами плазмотронов и характеристиками формируемых покрытий;

3. Анализ влияния режимов работы плазмотронов на характеристики плазменной струи на основе математической модели, описывающей процессы теплообмена и движения нагреваемого материала;

4. Разработка методики экспериментальных исследований закономерностей генерирования плазменной струи и режимов работы плазмотрона для выявления состава и свойств формируемых защитно-декоративных покрытий.

Методы исследований. В диссертационной работе использовались теоретические положения теплофизики плазменных сред, численные методы решения уравнений баланса энергии электрической дуги и уравнений движения, методы экспериментальной проверки результатов расчетов и современные методы исследования свойств полученных покрытий.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов расчета с экспериментальными данными, комплексным исследованием характеристик покрытий и практической реализацией предложенной технологии.

При проведении экспериментальных работ и исследовании полученных покрытий применялось следующее оборудование: установка плазменного напыления типа УВПН-40, лабораторный стенд исследования плазмотронов, микроскоп Zeiss Optio с программой компьютерного анализа изображений TIXOMET Pro, сканирующий электронный микроскоп TESCAN VEGA с приставкой для рентгеновского микроанализа, рентгеновский дифрактометр ДРОН -3, потенциостат П 5827, измеритель скорости светящихся объектов ИССО-1, цифровые и аналоговые электроизмерительные приборы.

\Научная новизна. Основные научные результаты, полученные впервые и защищаемые автором, заключаются в следующем:

1. Разработана электротехнология воздушно-плазменного напыления защитно-декоративных покрытий на основе медного порошка с учетом влияния предварительной подготовки напыляемого материала, обеспечивающих формирование покрытий со свойствами, предотвращающими деградацию культурных ценностей, выполненных из сплавов меди.

2. Разработана новая конструкция высокоскоростного плазмотрона с укороченным электродуговым каналом для воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративных покрытий, основанная на результатах анализа условий генерирования струи плазмы и формирования защитно-декоративных покрытий.

3. Определено влияние электротехнологического оборудования и условий напыления частиц на изменение физико-химических характеристик получаемых защитно-декоративных покрытий,

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в разработке:

- методики проведения экспериментальных исследований, позволяющих соотносить получение требуемых характеристик покрытия с режимами работы оборудования;

- высокоскоростного воздушно-дугового плазмотрона для напыления мелкодисперсных порошковых материалов;

- метода плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий на основе меди на памятники культуры и искусства, который был впервые применен при проведении реставрационных работ на ряде объектов.

Полученные данные в результате опытной эксплуатации разработанного электротехнологического оборудования позволяют рекомендовать воздушно-плазменную технологию напыления, а также предложенную модель плазмотрона при нанесении покрытий на основе легкоплавких материалов для практического применения в других областях промышленности.

Разработанный с участием автора данной работы метод реализован при проведении реставрационных работ в рамках договоров с ООО «Интарсия» при участии НУТЦ «Электротехнология» СПбГПУ, ООО «Полиплазма» и подтверждает результаты и достоверность разработанной методики воздушно-плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий. Ряд объ-

ектов находится в эксплуатации на протяжении 10 лет без заметных проявлений коррозии.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Теоретическое обоснование конструкции воздушно-дугового плазмотрона новой модификации, отличающегося высокоскоростной струей генерируемой плазмы.

2. Результаты экспериментального сравнительного анализа плазменной струи, генерируемой воздушно-дуговыми плазмотронами различных конструкций.

3. Оценка влияния параметров генерируемой плазменной струи на физико-химические характеристики полученных защитно-декоративных покрытий.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Международных конференциях «Пленки и покрытия - 2005», «Пленки и покрытия -2007» и «Пленки и покрытия -2009».

Публикации по теме работы. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 - в изданиях, включенных в перечень ВАК. Получен патент на изобретение РФ №2203347.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Текст работы изложен на 154 страницах, содержит 85 рисунков, 14 таблиц и 3 приложения. Список использованных источников включает 66 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, отражается научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ существующих методов создания покрытий, особенностей их применения и характеристик получаемых слоев с точки зрения их применимости для получения защитно-декоративных покрытий на поверхности скульптурных композиций, выполненных из металла.

Выявлены специфические особенности метода воздушно-плазменного напыления, позволяющие высказать предположение о возможных преимуществах его использования при создании защитно-декоративных слоев покрытий на металлической поверхности.

Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой новой модели воздушно-дугового плазмотрона для напыления покрытий на основе медного порошка с целыо расширения возможностей регулирования параметров процесса напыления и, тем самым, свойств получаемых покрытий.

Анализ существующих литературных и патентных источников выявил отсутствие данных по проведению разработок создания защитно-декоративных покрытий на основе меди применительно к памятникам культурного наследия, выполненных из медных сплавов. Таким образом, можно считать необходимым проведение разработки оборудования и технологических режимов его работы, связанных с выбором исходного материала для напыления и условий проведения процесса напыления для получения слоев покрытий с высокими защитными свойствами при требуемых декоративных характеристиках.

Во второй главе проводится анализ процессов в условиях плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий, представлены обоснования выбора базовой конструкции воздушно-дугового плазмотрона.

Исходя из специфических требований к формируемому защитно-декоративному покрытию, а именно, использования для напыления мелкодисперсной (менее 50 мкм) фракции материала и с целыо создания плазмотрона, обеспечивающего генерирование струи плазмы с более высокими скоростями истечения и более равномерными тепловыми и скоростными характеристиками по сечению, была поставлена задача по сравнительному анализу процессов генерирования плазменной струи плазмотронов различной конструкции. Для этой цели была использована принятая математическая методика расчета, которая базируется на основе закона сохранения энергии дополненного уравнениями движения и неразрывности потока. Совокупность этих уравнений с начальными и граничными условиями при дальнейшем численным их решении, позволяет получить как распределения параметров, характеризующих сам плазматрон, так и параметры, характеризующие процессы в технологической зоне - струе плазмы.

Двумерное уравнение баланса энергии (УБЭ) является основным уравнением описаиия теплообменных процессов в канале плазматронов. В УБЭ объединены все основополагающие процессы, происходящие в плазме (1):

- нагрев плазмы,

- преобразование электрической энергии в тепловую,

- механизмы использования энергии и ее потери.

, дТ дТ 2 тт

рСр(о2— + иг —) = оЕ -ипк1 +— Я— дг дг дг V дг

г дг\ дг

(О

Электромагнитные уравнения для дугового плазматрона (ЭмЗ). В основе расчета электромагнитных процессов в электрической дуге лежит система электромагнитных уравнений Максвелла.

В цилиндрической системе координат, используя функцию электрического тока

г

х = ^2-гс1г (2)

О

можно записать ЭмЗ в виде:

I 1+—I——1=0

дг\а-г дг) дг\а-г дг,

(3)

Уравнение движения (УД) записаны в приближении вязкой несжимаемой среды и выражают закон сохранения импульса сил. Рассматривается стационарный случай, и уравнение движения в цилиндрической системе координат (ЦСК) записывается с помощью дифференциального уравнения в частных производных. Для двумерного потока плазмы УД имеет следующий вид:

ди. ди.

8( ЗиЛ \д( ЗиЛ др „

г

иг :р-

ди.

до,. Ц

иг —- + иг дг дг

<р

_ д ( диг | 1 д ( др -

ск V дг ) г дг\ дг ) дг Вг г 2

1 &

дг

ди,„

12. г дг

гр

дг

17 Ч>

Г

(4)

Уравнение неразрывности (УН) выражает закон сохранения массы. Для стационарного случая в ЦСК УН имеет вид:

±(р.Ох) + 1.|.(г.р.Ог) = 0 (5)

дг г дг

На основании принятой концепции процессов, протекающих в плазмотроне, осуществлен анализ изменения характеристик плазменной струи при изменении основных параметров процесса - рабочего тока и расхода плазмообразующего газа

На рис. 1 приведены изотермы и изотахи плазменной струи разрабатываемого воздушно-дугового плазмотрона для типичного режима напыления полу-

г

ченные в результате расчета с постановкой двух вариантов граничных условий на выходе из сопла плазмотрона - без учета и с учетом расширения струи.

Получены расчетные распределения температур и скоростей в плазменной струе (па модели без учета расширения струи) па различных дистанциях от среза сопла у существующей, низкоскоростной модели плазмотрона 11Н-В1 и вновь разработанной, высокоскоростной — ПН-31 (рис. 2). Показано существенное различие скоростного профиля у этих моделей плазмотронов.

Рис.1. Расчетные изотермы (а) и изотахи (б) для плазмотрона ПН-31 при 0=0,8 г/с и I =150А, без учета (верх) и с учетом (низ) расширения струи на выходе из сопла

V,.,

М'С ' 1600-

\\ ь^Л «я м

1. 0мм ПН В1

Ь~ 30мм

5 6 К, мм

Рис.2. Профили скоростей струи плазмы плазмотронов ПН-В1 и ПН-31 при С=0,8 г/с и 1 =150А

На основании изучения математической модели плазмотрона выбраны геометрические размеры дугового канала (количество межэлектродных вставок, диаметр дугового канала и сопла-анода), определяющие основные конструктивные особенности вновь разрабатываемой плазменной горелки. Проведена конструктивная проработка плазмотрона ПН-31 (рис. 3) с использованием катодного узла плазмотрона ПН-В1.

Люня

П ?

■<,■'—¡"У.

10 Рис.3.Схематическое изображение плазмотрона ПН-31 в разрезе

Проведено математическое моделирование процесса нагрева и ускорения единичных частиц меди и оксида меди (как экстремального случая окисленно-сти частиц меди при воздушно-плазменном напылении). На рис. 4 приведены результаты расчета скорости (а) и температуры (б) частиц на различном расстоянии от среза сопла плазмотрона. В соответствии с принятой моделью, скорость частиц чистой и поверхностноокисленной меди совпадают, а скорость частиц оксида меди, как материала с меньшей плотностью, на 5-10% более высока.

V«

м/с

2000 т,к

1000

в*«*

0 20 40 60 Ь, мм 80 а) 0 20 40 60 ь,нм 80 б)

Рис. 4. Расчетные скорости (а) и температуры (б) частиц: 1 -неокисленные частицы меди, 2 -частицы с поверхностным окислением и 3 -частицы оксида меди

Различия в характере изменения температуры рассматриваемых материалов выражены в более явной форме - чистая медь достигает температуры плавления на расстоянии единиц миллиметра от среза сопла, оксид меди начинает плавиться на дистанции порядка 50 мм, поверхностноокисленная частица меди - на расстоянии 30 мм.

В третьей главе излагаются методики проведения экспериментальных исследований характеристик плазменных струй, генерируемых дуговыми воздушными плазмотронами, их энергетической эффективности и методики исследования ряда свойств материала покрытий, изучаемых в рамках данной работы.

Определение энергетических характеристик плазмотронов осуществлялось на стенде, позволяющем устанавливать режим работы источника питания постоянного тока, измерять расход плазмообразующего газа, рабочий ток и напряжение в цепи плазмотрона и осуществлять калориметрирование охлаждающей воды.

Разработан стенд для определения теплофизических характеристик плазменных струй с помощью поперечнообтекаемого энтальпийного зонда посредством которого осуществлено исследование распределения температуры и

ю

скорости по сечению плазменных струй разработанного высокоскоростного плазмотрона ПН-31 и предыдущей модели - ПН-В1 на различных дистанциях от среза сопла плазмотрона при различных технологических режимах.

Определение распределения температуры по сечению плазменной струи осуществлялось также методом малой монохроматизации путем обработки фотоснимков плазменной струи с пересчетом результатов по обратному преобразованию Абеля и сравнением со снимками эталонной лампы.

Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 20%.

На основании технико-экономических предпосылок осуществлен выбор материала для напыления - порошка меди марки ПМС-1, фракцией менее 50 мкм, как с предварительной термообработкой для создания поверхностного окисленного слоя, так и без нее.

Определение скорости частиц напыляемого материала производилось с помощью прибора ИССО-1 при различных режимах работы плазмотронов ПН-31 и ПН-В1.

Изменения в материале частиц и состав получаемых покрытий определяется с помощью рентгеноструктурного, микрорентгеноспектралыюго и металлографического методов.

Адгезионная прочность покрытий определялась по методу отрыва образцов с коническим штифтом.

Пористость полученных покрытий была определена путем обработки полученных оптических микрофотографий с использованием программного продукта Т1ХОМЕТ Pro.

Исследование защитных свойств плазменных покрытий про. элек-

трохимическим методом, снимая анодные потенциодинамические поляризационные кривые с помощью потенциостата П 5827.

Декоративные свойства (цвет) нанесенных при различных режимах покрытий определялись с помощью выделения основной цветовой составляющей используя программу. ColorMeter. С помощью этой программы можно определить интенсивность каждой из трех составляющих - красной (R), зеленой (G) и синей (В) - ранжированных по 256 уровням, что позволяет анализировать палитру в широком диапазоне оттенков цвета.

В четвертой главе приведены результаты исследований плазмотронов и покрытий, нанесенных с их помощью, по методикам, описанным в третьей главе.

Сравнение результатов исследования энергетических характеристик вновь разработанного высокоскоростного плазмотрона ПН-31 и существующей модели - ПН-В1 показало, что термический К.П.Д. модели ПН-31 находится в интервале 55 - 72%, что несколько выше, чем у модели ПН-В1 при тех же режимах работы. Среднемассовые значения температуры плазменных струй упомянутых плазмотронов различаются незначительно, тогда как скорость струи плазмотрона ПН-31 более чем в три раза превышает таковую модели ПН-В1.

На рис.5а представлены фотографии струй , истекающих из плазмотронов ПН-31 в сравнении с ПН-В1 (рис.56) при различных рабочих режимах (токах дуги и расходах рабочего газа). На основании этих данных можно придти к заключению, что за счет более сильно выраженных проявлений турбулентного характера истечения плазменной струи у плазмотрона ПН-31 ее длина подвержена существенно меньшим вариациям по сравнению с плазмотроном ПН-В1.

На рис.6 представлены результаты распределения температуры (а), полученных методом малой монохроматизации и скорости (б), полученных на основании зондового исследования, плазменной струи модели ПН-31 при рабочем токе 150А и расходе газа 0,7 г/с на различных расстояниях от среза сопла плазмотрона.

Рис. 5. Зависимость длины плазменной струи от рабочих режимов плазмотро-

8 10 г,мм 12 а) 0 2 4 8 8 10г,мм12б)

Рис.6. Профили распределения температур (а) и скоростей (б) в плазменной струе на различных дистанциях от среза сопла плазмотрона ГН1-31 (1=150А, в =0,7г/с)

На рис.7 представлены результаты измерения зависимости скорости частиц меди размером 50-63 мкм от расхода плазмообразующего газа при различных рабочих токах для плазмотронов ПН-31 иПН-В1. Выявлено, что при напылении высокоскоростным плазмотроном ПН-31 скорости частиц в 2,5-3 раза выше, чем при использовании модели ПН-В1.

251) \\н/с

20(1

ПН-31

гг^мш.70ми

ПН-31 ^ '15(1 А 2-Мим

\ ПН-В1 \ 15м.Л 240мм

Рис.7. Результаты измерения скорости частиц меди при напылении на различных режимах

1,0

1,2

1,-1 Г.,г/с

Коррозионные потенциометрические испытания полученных покрытий (рис. 8) показывают, что защитные свойства покрытия из предварительно окисленного порошка меди выше, чем у покрытия из неокисленного порошка напыленных воздушным плазмотроном ПН-31 и существенно превышают защитные свойства покрытия, напыленного аргоновым плазмотроном.

50

п 2 40

£ зо- / /'

•—1 го- / л

ю- ..У ^

0,5 0 -Ю- 0,5 1 Е,В 1,5

Рис. 8. Анодные кривые, полученные на исследуемых покрытиях: 1 - предварительно окисленный порошок ПМС-1 (воздушный плазмотрон); 2 - чистый порошок ПМС-1 (воздушный плазмотрон); 3 - чистый порошок ПМС-1 (аргоновый плазмотрон)

Для определения конкретной области технологических параметров, обеспечивающих наилучшие защитные свойства покрытия, было произведено исследование образцов с варьированием рабочего тока плазмотронов, расхода рабочего газа, толщины слоя покрытия и вариантов подготовки порошка (табл.1). Потенциометрические кривые, полученные при исследовании этих покрытий, показаны на рис. 9. Приведенные результаты демонстрируют низкую электрохимическую активность покрытий, нанесенных высокоскоростным плазмотроном ПН-31 в исследуемой области режимов.

Параметры напылении образцов____Таблица 1

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Плазм. ПН- ПН- ПН- ПН- ПН- ПН- ПН- ПН- ПН-

31 31 31 31 В1 31 31 31 31

1,А 150 120 180 150 150 150 150 150 150

в, г/с 0,72 1,20 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72

Порош. б/окис. 220°С 220иС 220°С 220°С 220°С 320°С 320°С 320°С

Д, мкм 100 100 100 100 100 100* 50 100 150

Рис.9.Потенциометрические кривые исследованных покрытий

Определение пористости покрытий производилось при проведении металлографических исследований на образцах, напыленных в соответствии с табл. 2

Режимы нанесения покрытий Таблица 2

№обр. 1Л О, г/с Цмм Напыляемый порошок

1 150 0,82 150 Неокисленный

2 150 0,82 150 Окисление 220"С

3 150 0,72 150 Окисление 320иС

4 180 0,82 150 Окисление 320иС

Гистограммы зависимости пористости от режима напыления приведены на рис. 10. На рис 11 показана адгезия этих покрытий.

С целью более глубокого исследования природы полученных покрытий были проведены рентгеноструктурные и микрорентгеноспектральные исследования ряда образцов. В табл.3 приведены режимы напыления исследуемых образцов и фазовое содержание поверхностного (около 20 мкм) слоя полученных покрытий.

12 5 4 12 3 4

Рис. 10. Пористость покрытий. Рис.11. Адгезия покрьпий.

Микрорентгеноспектральный анализ показал, что медь и ее оксиды образуют в покрытии мелкодисперсную смесь с размером составляющих менее диаметра зондирующего электронного пучка - рис. 12 и табл. 4, так как содержание кислорода в СиО составляет 20%, а в СигО - 11,1%.

Режимы напыления и результаты рентгеноструктурного исследования Таблица 3

N 1,А V, в в,г/с р,ати Си,% Си20,% СиО,%

1 150 160 0,7 Ы 100 34,4 59,1 6,5

2 -II- 160 -II- -II- 150 21,9 61,6 16,5

3 -II- 160 -II- -II- 200 19,1 73,5 7,4

4 -II- 180 1,2 1,25 150 25,7 67,3 7,0

5 120 160 0,7 1,1 -II- 33,8 62,7 3,5

6 180 160 -//- Ы -II- 14,3 82,1 3,6

Рис.12. Зоны микрорентгеноспек-трального анализа поперечного сечения покрытия

Содержание кислорода в покрытии Таблица 4

%вес О %вес Си

Спектр 1 12,07 87,93

Спектр 2 11,54 88,46

Спектр 3 8,77 91,23

Спектр 4 5,93 94,07

Спектр 5 9,21 90,79

Результаты исследований свидетельствуют о существенном влиянии режимов напыления на состав получаемых покрытий

Полученные в ходе выполнения диссертации результаты использованы при проведении реставрационных работ на таких объектах культурного наследия, как скульптурные композиции «Укрощение Коней» П.Клодта (рис, 13) «Рождение Афродиты», «Правосудие и Благочестие» и фигуры Гениев на здании Сената и Синода (рис. 14) и металлических скульптурных элементов монумента «Александровская колонна» (рис. 15).

Рис. 13. Нанесение защитно-декоративного покрьпия на одну из скулыпурных групп «Укрощение Коней»

Рис. 14. Нанесение защигао-декоративного покрытия на фигуры Правосудия и Гения при проведении работ на здании Сената и Синода

Рис. 15. Металлические элементы монумента «Александровская колонна» до и после проведения реставрационных работ

выводы

1. Выполнен анализ особенностей существующих методов нанесения покрытий и обоснована возможность использования метода воздушно-плазменного напыления для нанесения защитно-декоративных покрытий.

2. На основании анализа модели горения электрической дуги в канале плазмотрона определены основные параметры новой конструкции плазмотрона, отличающейся повышенной до 1200-1500 м/с скоростью истечения струи, скоростью полета частиц на дистанции напыления до 150-200 м/с при температуре струи на дистанции напыления до 2000 К.

3. Определены условия формирования струи плазмы и режимы воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративного покрытия на основе мелкодисперсного (менее 50 мкм), предварительно окисленного медного порошка марки ПМС-1 с помощью разработанного плазмотрона ПН-31, а именно, рабочий ток в диапазоне 120-150А при расходе рабочего газа (воздуха) 0,7-0,9 г/с.

4. Разработана и прошла опытно-промышленную эксплуатацию новая конструкция высокоскоростного плазмотрона ПН-31 с укороченным дуговым каналом для воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративных покрытий с двухсекционной межэлектродной вставкой, соплом-анодом диаметром 6 мм, который позволяет достигать скорости плазменной струи более, чем в три раза превышающей скорости у ранее разработанного плазмотрона ПН-В1 при одинаковых входных параметрах.

5. Разработано защитно-декоративное покрытие на основе меди, наносимое методом воздушно-плазменного напыления на памятники культурного наследия и другие объекты, изготовленные из медных сплавов. Способ нанесения покрытия защищен патентом на изобретение РФ №2203347.

Основные публикации по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК России:

1. Зависимость параметров цвета от свойств плазменного покрытия / В.Я.Фролов, Б.А.Юшин, М.А Дегтярев, П.Г.Лисицын // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2008г., №4(63), с. 205-210.

2. Плазменная технология нанесения декоративных покрытий / В.Я.Фролов, Б.А.Юшин, И.С.Чуркин // Металлообработка, 2009, №1 (49), с. 20 -23.

Публикации в других изданиях:

3. Реставрация скульптур из сплавов меди путем нанесения защитно-декоративных плазменных покрытий / Петров Г.К., Смирнов В.В., Сорин В.Г., Юшин Б.А. // В сб. «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций», материалы 5 Международной практической конференции-выставки, 8-10 апреля 2003 г., изд-во СПбГПУ, СПб, 2003 г., с. 118 -120.

4. Реставрация Александровской колонны методом нанесения защитно-декоративного плазменного покрытия / Петров Г.К., Сорин В.Г., Юшин Б.А. // В сб. «Формирование технической политики инновационных научных технологий», материалы научно- практической конференции и школы-семинара, 14-16 июня 2003 г., изд-во СПбГПУ, СПб, 2003 г., с. 159 -162.

5. Реставрация металлических скульптурных композиций и памятников с использованием технологии нанесения воздушно-плазменных защитно-декоративных покрытий/ Петров Г.К., Сорин В.Г., Юшин Б.А. // В сб. «Пленки и покрытия -2005», материалы 7 Международной конференции «Пленки и покрытия -2005», 24 -26 мая 2005 г., СПб, изд-во СПбГПУ, с. 39 -44.

6. Разработки Ассоциации «Полиплазма» и НУТЦ «Электротехнология» в области газотермического нанесения покрытий/ Петров Г.К., Сабельников Ю.В., Фролов В.Я., Юшин Б.А. // В сб. «Пленки и покрытия -2007», материалы 8 Международной конференции «Пленки и покрытия -2007», 22 -25 мая 2007 г., СПб, изд-во СПбГПУ, с. 282-284.

7.Технология воздушно-плазменного напыления в реставрации художественных произведений из металла/ Б.А.Юшин, П.Г.Лисицын, М.А.Дегтярёв // «Реликвия». 2008-2009 г., №19, с. 30 -33.

Другие материалы:

Способ нанесения антикоррозионного покрытия на изделие из медных сплавов с приданием поверхности изделия заданного цвета/ Сорин В.Г., Кпуб-никин B.C., Юшин Б.А. // Патент на изобретение РФ №2203347 от 04.01.2001 г.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 06.05.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 5999Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812)550-40-14 Тел./факс: (812)297-57-76

Введение.

Глава 1. Методы нанесения защитно-декоративных покрытий.

1.1. Состояние исследований по формированию защитно-декоративных покрытий.

1.2. Вакуумные методы нанесения покрытий.

1.3. Анализ газотермических и газодинамических методов нанесения покрытий.

1.3.1. Газопламенные методы нанесения покрытий.

1.3.2. Технология холодного газодинамического напыления (ХГН)

1.3.3. Элекгродуговые методы нанесения покрытий.

1.3.4. Детонационные методы нанесения покрытий.

1.3.5. Плазменные методы нанесения покрытий.

1.4. Основы теории и технологические процессы плазменного напыления порошковых материалов.

1.4.1 Влияние конструктивных особенностей плазмотрона.

1.4.2. Параметры, определяющие режим работы плазмотрона.

1.4.3. Внешние параметры в процессе напыления.

1.4.4. Общая характеристика и длина плазменных струй.

1.4.5. Температура и скорость плазменной струи па срезе сопла плазмотрона.

1.5. Выводы. Цели работы и постановка задач.

2. Анализ процессов в условиях плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий.

2.1. Обоснование и выбор базовой конструкции воздушно-дугового плазмотрона.

2.2. Теплофизические параметры дугового разряда.

2.2.1. Концепция математической модели процессов, протекающих в плазмотроне.

2.2.2. Граничные условия для дуги в канале плазмотрона и для плазменной струи.

2.3. Численный метод совместного решения нелинейных дифференциальных уравнений.

2.4. Результаты расчета распределения температуры, давления и векторов скоростей потока плазмы в технологическом пространстве

2.5. Расчет скорости движения и нагрева частиц порошков на основе меди в плазменной струе.

2.5.1. Исходные данные для расчета.

2.5.2. Движение одиночной частицы в плазменной струе.

2.5.3. Нагрев одиночной частицы в плазменной струе.

2.5.4. Результаты расчета.

2.6. Расчет движения и нагрева потока частиц порошков на основе меди в процессе плазменного напыления.

2.6.1. Взаимодействие потока частиц и плазменной струи.

2.6.2. Модель слоя частиц, «возникающих» в плазме.

2.6.3. Результаты расчета.

2.7. Выводы.

Глава 3. Методика проведения исследований.

3.1. Экспериментальное оборудование.

3.2. Обоснование и выбор материала для напыления покрытия.

3.3. Обработка опытных заготовок.

3.4. Методика исследований энергетических характеристик плазмотрона.

3.5. Методика исследования свойств воздушной плазменной струи.

3.6. Методика измерения скорости напыляемых частиц.

3.7. Методика исследования плазменных покрытий.

3.7.1. Методика исследования структуры покрытий.

3.7.2. Методика исследования свойств покрытий.

3.7.2.1. Определение пористости плазменных покрытий.

3.7.2.2. Методы определения коррозионной стойкости покрытий.

3.7.2.3. Методика исследования цвета покрытий.

3.7.2.4. Методика определения адгезионной прочности покрытий 112 3.8. Заключение.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Результаты измерения энергетических свойств плазмотрона.

4.2. Результаты диагностики плазменной струи.

4.3. Результаты измерения скорости напыляемых частиц.

4.4. Исследование свойств покрытий.

4.4.1. Коррозионные испытания.

4.4.2. Исследование структуры плазменных покрытий и исходных материалов.

4.4.3. Определение пористости и адгезии покрытий.

4.4.4. Цветовые характеристики покрытий.

4.5. Примеры внедрения результатов исследований.

4.6. Выводы.

Покрытие - слой, создаваемый на поверхности изделий или деталей за счет какого-либо воздействия и придающий ей определенные, отличающиеся от основного материала свойства. Покрытия могут создаваться искусственно или возникать естественным путем.

Искусственно создаваемые покрытия человечество стало использовать с древнейших времен — всевозможные лаки, краски и т.п., затем появились технологии лужения, золочения и серебрения с использованием ртутных амальгам, горячего эмалирования и некоторых других, применявшихся, в основном. с декоративными целями [1]. С началом технической революции, по мере увеличения объема знаний в областях химии и физики, появились новые методы получения покрытий — химическое и электролитическое осаждение, термическое осаждение в вакууме, плазменно-дуговые способы напыления на атмосфере и в вакууме и ряд других, во многом определяющих стремительный ход современной цивилизации [2].

Естественные слои (покрытия) обычно возникают при взаимодействии материала изделия, детали с окружающей средой (воздухом, водой, маслом и другими веществами). Например, на алюминии, при его хранении на воздухе, возникает достаточно прочная оксидная плёнка, предохраняющая деталь от дальнейшего окисления.

На стальных деталях, особенно при хранении во влажном воздухе, также возникает слой оксидов - ржавчина, но он достаточно рыхлый и не предохраняет деталь от разрушения.

Изделия из меди и медных сплавов в естественных условиях покрываются патиной, которая, в зависимости от химического состава сплава и климатических условий может содержать оксиды, сульфиды, сложные соли.

Актуальность задачи. Сохранение культурного наследия и поддержание его в надлежащем состоянии, без сомнения, является достаточно сложной и важной задачей, требующей для своего решения усилий специалистов различных профилей. Не в последнюю очередь это связано со становящейся все более агрессивной окружающей средой, оказывающей на культурные ценности, находящиеся на открытом воздухе, губительное воздействие. Без музеефикации таких объектов они обречены на неминуемое разрушение. Альтернативой этому может служить лишь активное внедрение технологий и материалов, нашедших применение и апробированных в современной промышленности.

Большинство сведений, приводимых в современной технической литературе, касаются вопросов нанесения покрытий на изделия промышленного назначения [3]. Применительно же к художественным предметам используются декоративные покрытия из благородных металлов, эмалей и красок. Для крупноформатных художественных изделий такой подход неприемлем, если он не является элементом авторского замысла.

В связи с вышесказанным, применение плазменной технологии для нанесения защитно-декоративных покрытий на поверхности памятников культуры и искусства представляется весьма актуальной задачей.

Одним из наиболее перспективных методов формирования покрытий в настоящее время является газотермическое и, в частности, плазменное напыление.

Основная цель технологии плазменного напыления - искусственное создание покрытий, предохраняющих изделия или детали от разрушения, а, по возможности, и улучшающих их стойкость, либо изменяющих свойства поверхностных слоев. Следует отметить, что это не полностью охватывает возможности и назначение покрытий. Они могут применяться и с другими назначениями, например, в декоративных целях, когда нанесенный слой придает изделию привлекательный вид - в этом случае его называют защитно-декоративным - и предназначаеятся не только для защиты монументов от атмосферного воздействия, но и для придания объекту определенного цвета, создания искусственной патины. В ряде случаев возникает необходимость сочетания в одной детали ряда характеристик и свойств, не обеспечивающихся применением одного материала — например, поверхность должна иметь отличные от основы электрические, магнитные или механические свойства [4].

Проблемы, связанные с сохранением предметов из металла (памятников, оружия, бытовой утвари, предметов искусства) стоят перед человечеством на протяжении всей его истории. Именно поэтому всегда так высоко ценились предметы из благородных металлов - их стабильные декоративные качества намного превосходили их невысокие механические свойства. Наряду с простыми способами защиты поверхности металлических изделий — наклепом, полировкой, окрашиванием — древние мастера искали и другие, более сложные варианты [5]. К ним можно отнести воронение стальных предметов, лужение, горячее золочение и серебрение (с помощью ртутных амальгам) предметов из медных сплавов. Одним из привлекательных свойств бронзовых изделий было то, что с течением времени на них образовывался природный защитный слой патины, состоящий из сложных соединений оксидов меди и ряда других металлов, входящих в состав бронзы и их солей (в первую очередь углекислых). Поскольку химический состав древних бронз не контролировался, а климатические условия в разных местностях существенно отличались друг от друга, защитные и декоративные свойства патины были весьма различны [6]. Особенно славилась в античные времена так называемая «коринфская бронза», в состав которой входили золото и серебро.

Лишь с наступлением промышленной революции, развитием физики и химии появились возможности осмысленного воздействия на свойства поверхности металлических изделий. Особенный импульс к появлению новых технологий дало открытие электричества и появление первых источников тока, а затем и электротехнологии как отрасли знания. Еще в начале XIX века русским ученым Якоби были разработаны основы гальванопластики, что можно считать первой промышленной технологией современных методов нанесения покрытий [7]. По мере развития электротехнологии, её методы находят применение во всё более широких областях человеческой деятельности. Одной из таких сфер применения можно считать создание защитно-декоративных покрытий на поверхности памятников культуры и искусства.

Цель и задачи работы. Разработка воздушно-плазменной электротехнологии нанесения покрытия, обеспеченной созданием плазмотрона, режимами его работы, формированием свойств защитно-декоративного покрытия, обеспечивающего сохранность культурных ценностей, выполненных из медных сплавов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

1. Разработка воздушно-плазменного оборудования для получения защитно-декоративных покрытий, предохраняющих культурные ценности от деградации;

2. Установление взаимосвязей между электрическими, газодинамическими и теплофизическими параметрами плазмотронов и характеристиками формируемых покрытий;

3. Анализ влияния режимов работы плазмотронов на характеристики плазменной струи на основе математической модели, описывающей процессы теплообмена и движения нагреваемого материала;

4. Разработка методики экспериментальных исследований закономерностей генерирования плазменной струи и режимов работы плазмотрона для выявления состава и свойств формируемых защитно-декоративных покрытий.

Большое разнообразие методов нанесения покрытий становится, в ряде случаев, проблемой, не имеющей однозначного решения, и зависит от ряда технических, эстетических, экономических и др. вопросов.

Применительно к реставрационным процессам следует в первую очередь обращать внимание на требования по обратимости (т.е. возможности возврата к первоначальному состоянию) и минимальному воздействию на объект [8].

В данной работе предлагается способ создания декоративно-защитного покрытия методом воздушно-плазменного напыления окисленного медного порошка.

Разработкам в области плазменных технологий и теории процессов в плазменных устройствам были посвящены многочисленные публикации как отечественных, так и зарубежных ученых: М.Ф.Жукова, В.С.Клубникина, В.В. Кудинова, О.П.Солоненко, В.Я.Фролова, С.В.Дресвина, П.Фоще. Э. Пфендера и др.

В работах этих и ряда других авторов установлены основные закономерности процессов, происходящих в условиях горения электрической дуги в различных средах, поведения частиц материала вводимых в плазменную струю и ряд закономерностей, определяющих формирование слоев покрытий.

Несмотря на то, что метод плазменного нанесения покрытий нашел применение во многих отраслях промышленности, его использование для формирования защитно-декоративных покрытий на памятниках культуры применяется впервые. Начало этим работам было положено в 2001 году и охватывает широкий круг исследуемых задач.

Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов расчета с экспериментальными данными, комплексным исследованием характеристик покрытий и практической реализацией предложенной технологии.

При проведении экспериментальных работ и исследовании полученных покрытий применялось следующее оборудование: установка плазменного напыления типа УВПН-40, лабораторный стенд исследования плазмотронов, микроскоп Zeiss Optio с программой компьютерного анализа изображений TIXOMET Pro, сканирующий электронный микроскоп TESCAN VEGA с приставкой для рентгеновского микроанализа, рентгеновский дифрактометр ДРОН -3, потенциостат П 5827, измеритель скорости светящихся объектов ИССО-1. цифровые и аналоговые электроизмерительные приборы.

Методы исследований. В диссертационной работе использовались теоретические положения теплофизики плазменных сред, численные методы решения уравнений баланса энергии электрической дуги и уравнений движения, методы экспериментальной проверки результатов расчетов и современные методы исследования свойств полученных покрытий.

Достоверность результатов работы обеспечивалась обоснованным применением теоретических положений, использованных при проведении расчетов и сопоставлении результатов расчета с экспериментальными данными.

Научная новизна работы. . Основные научные результаты, полученные впервые и защищаемые автором, заключаются в следующем:

1. Разработана электротехнология воздушно-плазменного напыления защитно-декоративных покрытий на основе медного порошка с учетом влияния предварительной подготовки напыляемого материала, обеспечивающих формирование покрытий со свойствами, предотвращающими деградацию культурных ценностей, выполненных из сплавов меди.

2. Разработана новая конструкция высокоскоростного плазмотрона с укороченным электродуговым каналом для воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративных покрытий, основанная на результатах анализа условий генерирования струи плазмы и формирования защитно-декоративных покрытий.

3. Определено влияние электротехнологического оборудования и условий напыления частиц на изменение физико-химических характеристик получаемых защитно-декоративных покрытий,

Практическая значимость работы. Практическая значимость работы заключается в разработке:

- методики проведения экспериментальных исследований, позволяющих соотносить получение требуемых характеристик покрытия с режимами работы оборудования;

- высокоскоростного воздушно-дугового плазмотрона для напыления мелкодисперсных порошковых материалов;

- метода плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий на основе меди на памятники культуры и искусства, который был впервые применен при проведении реставрационных работ на ряде объектов.

Полученные данные в результате опытной эксплуатации разработанного электротехнологического оборудования позволяют рекомендовать воздушно-плазменную технологию напыления, а также предложенную модель плазмотрона при нанесении покрытий на основе легкоплавких материалов для практического применения в других областях промышленности.

Разработанный с участием автора данной работы метод реализован при проведении реставрационных работ в рамках договоров с ООО «Интарсия» при участии НУТЦ «Электротехнология» СПбГПУ, ООО «Полиплазма» и подтверждает результаты и достоверность разработанной методики воздушно-плазменной технологии нанесения защитно-декоративных покрытий. Ряд объектов находится в эксплуатации на протяжении 10 лет без заметных проявлений коррозии.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Теоретическое обоснование конструкции воздушно-дугового плазмотрона новой модификации, отличающегося высокоскоростной струей генерируемой плазмы.

2. Результаты экспериментального сравнительного анализа плазменной струи, генерируемой воздушно-дуговыми плазмотронами различных конструкций.

3. Оценка влияния параметров генерируемой плазменной струи на физико-химические характеристики полученных защитно-декоративных покрытий.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Международных конференциях «Пленки и покрытия - 2005», «Пленки и покрытия -2007» и «Пленки и покрытия -2009».

Публикации по теме работы. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 2 - в изданиях, включенных в перечень ВАК. Получен 1 патент на изобретение.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ особенностей существующих методов нанесения покрытий и обоснована возможность использования метода воздушно-плазменного напыления для нанесения защитно-декоративных покрытий.

2. . На основании анализа модели горения электрической дуги в канале плазмотрона определены основные параметры новой конструкции плазмотрона, отличающейся повышенной до 1200-1500 м/с скоростью истечения струи, скоростью полета частиц на дистанции напыления до 150-200 м/с при температуре струи на дистанции напыления до 2000 К.

3. Определены условия формирования струи плазмы и режимы воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративного покрытия на основе мелкодисперсного (менее 50 мкм), предварительно окисленного медного порошка марки ПМС-1 с помощью разработанного плазмотрона ПН-31, а именно, рабочий ток в диапазоне 120-150А при расходе рабочего газа (воздуха) 0,7-0,9 г/с.

4. Разработана и прошла опытно-промышленную эксплуатацию новая конструкция высокоскоростного плазмотрона ПН-31 с укороченным дуговым каналом для воздушно-плазменного нанесения защитно-декоративных покрытий с двухсекционной межэлектродной вставкой, соплом-анодом диаметром 6 мм, который позволяет достигать скорости плазменной струи более, чем в три раза превышающей скорости у ранее разработанного плазмотрона Г1Н-В1 при одинаковых входных параметрах.

5. Разработано защитно-декоративное покрытие на основе меди, наносимое методом воздушно-плазменного напыления на памятники культурного наследия и другие объекты, изготовленные из медных сплавов. Способ нанесения покрытия защищен патентом на изобретение РФ №2203347.

3.8. Заключение

Приведенные в данной главе методы исследования как характеристик плазменных струй, так и образцов получаемых покрытий, позволяют осуществить комплексный анализ предлагаемой технологии включая используемое оборудования, материалы и само покрытие при изменении ряда технологических параметров. К таким параметрам можно отнести расход газа и рабочий ток плазматрона, варианты подготовки напыляемого материала, дистанцию напыления и т.п.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 4.1. Результаты измерения энергетических свойств плазмотрона

Расчет среднемассовых значений скоростей и температур плазменных струй в соответствии с методикой, изложенной в разделе 3.4., позволил получить следующие результаты для плазмотронов ПН-31 (табл. 4.1) и ПН-В1 (табл. 4.2). Графики зависимости среднемассовой температуры и среднемас-совой скорости струи от рабочего тока для различных расходов газа приведены на рис. 4.1. и 4.2,соответственно

Табл.4.1 .а Среднемассовые температуры и скорости струи плазмотрона ПН-3 1 при различных рабочих режимах

GIU1, г/с 1, А Р, кВт Л, % Н, кДж/г тсф. к Vcrp, м/с

0.70 100 14.6 53.1 11.14 5400 465

-II- 120 17.2 55.2 13.57 5800 515

-II- 140 19.3 57.5 15.86 6150 575

-II- 150 20,3 58,1 16,88 6250 600

-II- 160 20,9 58,9 17,14 6300 620

-II- 180 23.8 61.8 21.00 6650 670

Табл.4.1.6

G „ „ г/с I, А Р, кВт Л, % II. кДж/г Тс Гр, К Vtip, м/с

0,82 100 15,9 61,3 12,07 5600 580

120 18,2 61,5 13,66 5850 620

140 20,6 62,1 15,61 6100 675

-II- 150 21,9 62,4 16.70 6250 710

-II- 160 22,9 62,6 17,07 6300 725

-II- 180 25,2 63,9 19.65 6500 770

1. Эйчес А.П. Покрытия и техническая эстетика / Эйчес А.П. —Киев: Техника, 1971.-248 с.

2. Семенова И.В. Коррозия и защита от коррозии / Семенова И.В., Фло-рианович Г.М., Хорошилов А—М.: Физматлит, 2006. 376 с.

3. М.Хокинг. Металлические и керамические покрытия / М.Хокинг, В.Васантасри, П.Сидки.-М.: Мир, 2000.-518 с.

4. Кудинов В.В. Оптика плазменных покрытий / Кудинов В.В. Пузанов А.А., Замбржицкий А.П.-М.: Наука, 1981.-187 с.

5. Франс-Лянор А. Консервация старинных металлических предметов / Франс-Лянор А. // Сообщения ВЦНИЛКР, прилож. V, 1969. С. 149177.

6. Б.С.Якоби. Работы по электрохимии / Сборник статей и материалов под ред. акад.А.Н.Фрумкина. M.-JL, Изд. АН СССР, 1957. - 304 с.

7. Одноралов Н. Гальванотехника в декоративном искусстве / Одноралов Н.-М.: Искусство, 1974.-191 с.

8. Ю.Минайчев В.Е. Нанесение пленок в вакууме / Минайчев В.Е. М.: Высшая школа, 1989. - 108с.

9. J.Комбинированные электротехнологии нанесения защитных покрытий / Отв. редакторы B.C. Чередниченко, В.Г. Радченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - 260 с. - («Современные электротехнологии, — Том 6).

10. Никитин М.К. Химия в реставрации / Никитин М.К., Мельникова Е.П. -Л.: 1990.-302 с.

11. Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику / Улиг Г.Г., Реви Р.У.- Л.: Химия, 1989. 456 с.

12. И. Броудай. Физические основы м и кро технологи и / И. Броудай, Дж. Мерей.-М.: Мир, 1985.-496с.

13. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением: Теория, технология и оборудование / Кудинов В.В.-М.: Машиностроение, 1993. 488 с.

14. Черняев В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА / Черняев В.Н.— М: Высш. шк„ 1987. 376 с.

15. Технология тонких пленок: Справочник: в 2 томах / Том I. Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга.-. М.: Советское радио. 1977. 662 с.

16. А.П. Достанко, Плазменная металлизация в вакууме / А.П. Достанко, С.В. Грушецкий, Л.И. Киселевский и др.-Мн.: Наука и техника, 1983. -417 с.

17. Shogo Ishizuka. Thin-Film Deposition of CibO by Reactive Radio-Frequency Magnetron Sputtering / Shogo Ishizuka, Takahiro Maruyama and Katsuhiro Akimoto. //Jpn. J. Appl. Phys. 39 (2000).-pp. L786-L788.

18. П.А.Витязь. Теория и практика нанесения защитных покрытий / П.А.Витязь, В.С.Ивашко, А.Ф.Ильюшенко и др. Мн., Беларуская на-вука, 1998.-583 с.

19. Балдаев Л. X. Особенности процессов высокоскоростного газопламенного напыления / Балдаев Л. X., Шестеркин Н. Г., Лупанов В. А. и др. // Сварочное производство.—2003, № 5. с. 43-46.

20. М. С. Nestler. Characteristics and advanced industrial applications using the "Diamond Jet Hybrid"' the third generation of ITVOF systems / M. C.

21. Nestler, U. Erning // Пленки и Покрытия'98: материалы 5 МНТК.-СПб. Изд-во Техн. Ун-та, 1998. с. 195-202.

22. Алхимов А.П. Метод "холодного" газодинамического напыления / Ал-химов А.П., Косарев В.Ф., Папырин А.Н.// ДАН СССР, т.315, 1990, с. 1062-1065.

23. Пат. № 2100474 РФ МКИ6 С 23 С 4/00 Устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов / Каширин А.И., Клюев О.Ф., Буздыгар Т.В.- опубл. 27.12.97. Бюл.№ 36.

24. Hedges М.К Characterization of Electric Arc Spray formed Ni Supcralloy IN718 / Hedges M.K., Ncwbery A.P. and Grant P.S. // Material Science and Engineering A. (2002), A 326, issue 1, pp. 79-91.

25. С.С. Бартенев. Детонационные покрытия в машиностроении / С.С. Бартенев, Ю.В. Федько, А.И. Григоров. — JT.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. 215 с.

26. Донской А. В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / Донской А. В., Клубникин В. С. — Л.: Машиностроение, Ленингр. отд- ние, 1979. 221 с.

27. Хасуи А. Наплавка и напыление / Хасуи А., Моригаки О. — М.: Машиностроение, 1985.-240 с.

28. J.P. Trelles. Simulation Results of Arc Behavior in Different Plasma Spray Torches / J.P. Trelles and J.V.R. Heberlein.// Journal of Thermal Spray Technology. Volume L5(4), December 2006. p.563-569.

29. L.Pershin. Plasma Spraying ofMelal Coalings Using C02-Based Gas Mixtures / L.Pershin, L.Chen, and JMostaghimi.// Journal of Thermal Spray Technology Volume 17(5-6) December 2008. p.608-615.

30. Карасев M.B. Воздушно-плазменное нанесение покрытий / Дисс. докт. техн. наук, С-Петербург, 1996. 307с.

31. Дроздов, Ю.Н. Магнетронное распыление Y-Ba-Cu-O мишени: эффекты изменения напряжения разряда и скорости осаждения пленок / Ю.Н. Дроз-дов, Д.В. Мастеров, С.А. Павлов, А.Е. Парафин //Журнал технической физики,-2009. -Т.79. Вып. 1. — с. 125-128.

32. Демидов А.И. Термодинамика образования патины / Демидов А.И. //Журнал прикладной химии. 2007, т. 80, вып. 4. — с. 566-569.

33. М. Vardelle. Controlling Particle Injection in Plasma Spraying / M. Vardelle. A. Vardelle, P. Fauchais, K.-I. Li, B. Dussoubs, and N. J. Themelis.// Journal of Thermal Spray Technology, Volume 10(2) June 2001. p.267-278.

34. Полак Jl.C. Химия плазмы / Полак Jl.С., Синярев Г.Б., Словецкий Д.И,— (Низкотемпературная плазма. Т.З).-Новосибирск: Наука, 1991. -328с.

35. A.Vardellc. Volatilization of Metal .Powders in Plasma Sprays / A. Vardelle, M. Vardelle, H. Zhang, N.J. Themelis, and K. Gross.// Journal of Thermal Spray Technology, Volume 11(2) June 2002. p. 244 -252.

36. Патент № 2201473 РФ, МПК C23F11/00 / Сорин В.Г. Способ долговременной защиты монументов от коррозии,-Заявка: 2001107039/02, 19.03.2001, опубликовано: 27.03.2003.

37. Schneeweiss. Spinel oxides growing on Fe-Cr alloy particles during plasma spraying / O. Schnccwciss, J. Dubsky, K. Volenik, J. Had, J. Leitner, M. Seberini.// Czechoslovak Journal of Physics, Vol. 51 (2001), No. 7.-p. 711-717.

38. Selinder T.I. Yttrium oxide inclusions in YBa2Cu30x thin films (Enhanced flux pinning and relation to copper oxide surface particlcs) / T.I. Selinder,

39. U.Helmersson, Z. Han, J.-E. Sundgren, H. Sjostrom, L.R. Wallenberg //Physica C. 1992. -Vol.202, Issues 1-2. - p.69-74.

40. Жуков М.Ф. Электродуговые генераторы термической плазмы / Жуков М.Ф. Засыпкин И.М., Тимошевский А.Н., Михайлов Б.И., Десятков Г.А.; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т теплофизики Новосибирск: Наука. 1999. - (Низкотемпературная плазма; Т. 17). - 712 с.

41. Дресвин С.В. Генераторы низкотемпературной плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том II / Под ред. В.Е. Фор-това.- М.: Наука. 2000. с. 280-328.

42. В.Я.Фролов. Техника и технологии нанесения покрытий / В.Я.Фролов, В.С.Клубникин, Г.К.Петров. Б.А.Юшин.- СПб.: Изд-во Политехи, унта, 2008.-387 с.

43. Карасев М.В. Исследование эрозии гафниевого катода воздушного плазмотрона / Карасев М.В., Клубникин В.С, Черных Ю.К. // Сварочное производство, 1988, №10, с. 35-40.

44. Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления / Пузряков А.Ф.- М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 360 с.

45. Ю.С.Борисов. Газотермические покрытия из порошковых материалов / Ю.С.Борисов, Ю.А.Харламов, С.Л.Сидоренко, Е.Н.Ардатовская.- Киев, Наукова думка, 1987. 544 с.

46. Дресвин С.В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 1: Уравнение баланса энергии. Метод контрольного объема. Расчет температуры плазмы: Учеб. Пособие / Дресвин С.В., Иванов Д.В.-СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2004. 227 с.

47. Дресвин С. В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 3: Уравнение движения плазмы. Методика расчета скорости плазмы в плазматронах: Учеб. Пособие / Дресвин С. В., Нгуен Куок Ши, Иванов Д. В. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. 132 с.

48. В.Я.Фролов. Плазменная технология нанесения декоративных покрытий / В.Я.Фролов, Б.А.Юшин, И.С.Чуркин // Металлообработка, 2009, №1 (49). с. 20 -23.

49. Дресвин С. В. Основы математического моделирования плазмотронов. Ч. 2: Дресвин С.В. Электромагнитные задачи в плазмотронной технике: Учеб. пособие / Дресвин С.В., Иванов Д.В. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. - 296 с.

50. Дресвин С.В. Теплообмен в плазме. Учеб. пособие / Дресвин С.В., Зверев С.Г. СПб: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. -212 с.

51. Энгельшт B.C. Теория столба электрической дуги / Энгельшт B.C., Гу-нович В.Ц., Десятков Г.А. и др.- Новосибирск: Наука, 1990,- (Низкотемпературная плазма. Т. 1). — 376 с.

52. А.А. Овсянников. Диагностика низкотемпературной плазмы / А.А. Овсянников, B.C. Энгельшт, Ю.А. Лебедев и др. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1994— (Низкотемпературная плазма. Т.9). - 485 с.

53. Физика и техника низкотемпературной плазмы / Под общей редакцией С.В. Дресвина. М., Атомиздат. 1972. - 352 с.

54. Жиркевич Л. П. Измеритель скоростей светящихся и освещенных объектов ИССО-1 / Жиркевич Л. П., ИГиманович В. Д., Шипай А. К.// Приборы и техника эксперимента, 1975, № 3. — с. 268 270.

55. Подчайнова В.Н., Медь / Подчайнова В.Н. —М., Свердловск: Мета-лургиздат, 1991. 249с.

56. Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. -М.: Металлургия, 1982. 632 с.

57. Богомолова. Н. А. Практическая металлография / Н. А. Богомолова. — М.: Высшая школа, 1982. 272 с.

58. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхности / Вудраф Д., Делчар Т. -М.: Мир, 1989. 564 с.

59. Р. Fauchais. Knowledge Concerning Splat Formation: An Invited Review 7 P. Fauchais, M. Fukumoto, A. Vardelle, and M. Vardelle.// Journal of Thermal Spray Technology Volume 13(3) September 2004. p.337-360.

60. Ковенский И.М. Методы исследования электролитических покрытий / Ковенский И.М., Поветкин В.В. М.: «Наука», 1994 г. - 234 с.

61. ТУ 2458-001-51286179-2008. ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ, НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, НАНОСИМЫЕ МЕТОДАМИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ.