Анод плазмотрона для плазмохимического наненсения покрытий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АНОД ПЛАЗМОТРОНА ДЛЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО НАНЕНСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Учреждение образования Мозырский государственный педагогический университет имени И.П.Шамякина(72) Авторы Голозубов Андрей Леонидович Голозубова Анна Алексеевна Ворончук Виталий Александрович Купрацевич Юрий Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Мозырский государственный педагогический университет имени И.П.Шамякина(57) Анод плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, выполненный в виде детали цилиндрической формы, которая имеет входную коническую поверхность, наружный канал для ламинеризации плазменной струи и внутренний канал стабилизации плазменной струи, отличающийся тем, что внутренний канал стабилизации плазменной струи, имеющий проходные отверстия для подачи паров реагента, дополнительно снабжен кольцевой выточкой в месте входа в него проходных отверстий для подачи паров реагента. 88932012.12.30 Полезная модель относится к области плазменных технологий и может найти применение в производстве дуговых плазмотронов, предназначенных для плазмохимического нанесения покрытий. Известна конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, выполненная в виде детали цилиндрической формы, которая имеет входную коническую поверхность, наружный канал для ламинеризации плазменной струи и внутренний канал стабилизации плазменной струи, дополнительно снабженный проходными отверстиями подачи паров реагента 1. Недостатком этой конструкции анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, принятой за прототип, является засорение проходных отверстий для подачи паров реагента ультрадисперсным порошком за счет конденсации продуктов пиролиза реагента. Данное явление обусловлено газодинамическим воздействием плазменной струи,попадающей в проходные отверстия для подачи паров реагента и создающей дополнительное сопротивление движению паров реагента. Кроме этого, плазменная струя, попадающая в проходные отверстия для подачи паров реагента, создает зоны, в которых происходит процесс пиролиза реагента и обратный процесс конденсации продуктов пиролиза реагента, так как внутренние поверхности отверстий для подачи паров реагента по мере удаления от плазменного канала имеют значительно меньшую температуру за счет принудительного охлаждения наружной поверхности анода водой. Засорение отверстий для подачи паров реагента уменьшает размер их проходных сечений и вызывает снижение концентрации реагентов в плазменной струе. Снижение концентрации реагентов в плазменной струе приводит к уменьшению скорости осаждения покрытия, а также перегреву подложки, за счет чего снижается качество наносимого покрытия и увеличивается время обработки. Задачей полезной модели является увеличение ресурса работы плазмотрона и улучшение качества наносимых покрытий за счет повышения стабильности процесса путем создания условий, обеспечивающих поддержание заданной концентрации реагентов в плазменной струе, что приведет к снижению себестоимости изготовления деталей и получению за счет этого экономического эффекта. Для решения поставленной задачи в конструкцию анода плазмотрона внесены изменения. Анод плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, выполненный в виде детали цилиндрической формы, которая имеет входную коническую поверхность,наружный канал для ламинеризации плазменной струи и внутренний канал стабилизации плазменной струи, отличается тем, что внутренний канал стабилизации плазменной струи,имеющий проходные отверстия для подачи паров реагента, дополнительно снабжен кольцевой выточкой в месте входа в него проходных отверстий для подачи паров реагента. При этом снижается газодинамическое воздействие плазменной струи на процесс ввода паров реагента и тем самым исключается засорение проходных отверстий для подачи паров реагента за счет конденсации ультрадисперсного порошка в виде соединений кремния из продуктов пиролиза реагента. При этом место ввода газа-носителя, насыщенного парами реагента, должно отстоять от стенки внутреннего канала стабилизации плазменной струи плазмотрона на расстоянии не менее 1-2 диаметров проходных отверстий для подачи паров реагента. Сущность полезной модели поясняется фигурой. На фигуре показан заявляемый анод плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, представляющий собой деталь цилиндрической формы, которая имеет входную коническую поверхность 1, предназначенную для зажигания дуги плазмотрона, внутренний коаксиальный канал 2, служащий для стабилизации плазменной струи и имеющий проходные отверстия 3, выходящие в кольцевую выточку 5 для подачи газа-носителя, насыщенного парами реагента, наружный коаксиальный канал 4 большего диаметра для ламинеризации плазменной струи. 2 88932012.12.30 Заявляемый анод плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий работает следующим образом. Газ-носитель, насыщенный парами реагента, поступает по отверстиям 3 в кольцевую выточку внутреннего коаксиального канала 2, по которому движется плазменная струя, смешивается с ней, в результате чего происходит пиролиз паров реагента и образование реакционно-способной плазменной струи. При этом исключается образование налета из ультрадисперсного порошка путем конденсации продуктов пиролиза реагента на внутренних поверхностях проходных отверстий для подачи паров реагента, за счет чего обеспечивается более высокая производительность плазмотрона и более высокое качество наносимого покрытия. Кроме того, наличие кольцевой выточки во внутреннем коаксиальном канале будет способствовать более равномерному вводу реагента в плазменную струю, в результате чего состав реакционной плазмы будет гомогенизироваться быстрее. Заявляемый анод плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий не требует сложной технологии изготовления. Использование заявляемого анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий позволит существенно улучшить качество наносимых покрытий, повысить производительность процесса, снизить себестоимость изготовления деталей и получить за счет этого экономический эффект. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3