Influence of Surface Oxides on the Mechanism of Adhesion of a Coating at Plasma Spraying

Abstract

Показано, что присутствие оксидного слоя на обрабатываемой поверхно-сти при нанесении плазменных покрытий оказывает значительное влия-ние на контактную температуру и механизм сцепления частиц покрытия с поверхностью подложки. Исследован процесс контактного нагрева слоя поверхностных оксидов. Показана возможность сцепления частиц по-крытия со слоем поверхностных оксидов при обеспечении смачивания за счёт плавления оксидного слоя. Определены условия смачиваемого кон-такта покрытия при нестационарном теплообмене в зависимости от теп-лофизических свойств контактной пары и температур частиц покрытия и подложки. Выполнена оценка времени смачивания для измеренной тол-щины оксидного слоя в зависимости от температуры частиц покрытия.Ключевые слова: прочность сцепления, когезионная прочность, смачива-ние, химическое взаимодействие, нестационарный теплообмен.Показано, що присутність оксидного шару на оброблюваній поверхні при нанесенні плазмових покриттів чинить значний вплив на контактну тем-пературу та механізм зчеплення частинок покриття з поверхнею підлож-жя. Досліджено процес контактного нагріву шару поверхневих оксидів. Показано можливість зчеплення частинок покриття з шаром поверхневих оксидів при забезпеченні змочування за рахунок топлення оксидного ша-

Strength and Mechanism of Adhesion to the Substrate Layer while Applying Plasma Coatings in Oxidizing Environments

“…With an increase of 300 and the thickness of the image of the oxide layer in the photo, 2 mm, the actual thickness of the oxide layer was 7 µm. When the thermal diffusivity of the oxide is α = λ / ρc = 4,6 • 10 -6 m 2 / s, the time for the passage of the thermal wave through its thickness, according to (9), is 3,4 • 10 -6 s. In the indicated time interval, the temperature of the oxide layer is constant and corresponds to the data in Table 2. After this interval, the temperature field propagates deep into the substrate metal, where the thermal conductivity is higher.…”

“…According to the calculation of the formula (10), to wet the substrate with an initial temperature of 100 ° C, when the oxides are melted, the temperature of the coating particles above 2330 ° C is required. To estimate the lifetime of the largest contact temperature, we used the formula (9). The thickness of the oxide layer on the substrate was determined using a microsection photo of the contact, Figure 1.…”