ВВЕДЕНИЕ 7
1. Патентный обзор 10
1.1. Способ нанесения керамического покрытия на металлическую
поверхность микродуговым анодированием и электролит для его осуществления 10
1.2. Способ нанесения керамического покрытия на изделия из
жаропрочных никелевых сплавов 12
1.3. Способ лазерно-плазменного напыления покрытий 13
1.4. Изоляционный огнеупорный материал 13
1.5. Способ плазменного напыления керамического покрытия 16
1.6. Способ получения керамического покрытия по металлу 17
2. Информационный обзор 18
2.1. Электротехнические материалы применяемые в
электроустановках 18
2.2. Виды и свойства керамических покрытий 22
2.2.1. Общая характеристика керамических покрытий 22
2.2.2. Покрытия устойчивые к окислению 23
2.2.3. Диэлектрические и износостойкие покрытия 24
2.2.4. Желательные свойства покрытий 25
2.3. Способы получения покрытий 26
2.3.1. Технология плазменного напыления 26
2.3.2. Нанесение покрытий CVD методом 37
2.3.2.1 Нагрев подложки 40
2.3.2.2 Расположение подложки 41
2.3.3. Золь-гель технология 44
3. Экспериментальные исследования 47
3.1. Описание применяемых приборов и материалов в ходе
эксперимента 47
3.1.1. Описание экспериментальных установок 47
3.2. Описание экспериментов и их результаты 53
3.3. Технологический процесс 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 68
В настоящее время существует много видов электроизоляционных покрытий, таких как:
• пленочные изоляторы, изготавливаемые из полимеров в виде плёнок и лент различной толщины;
• электроизоляционные лаки и эмали, представляющие собой растворы особых плёнкообразующих веществ (смол, высыхающих масел, битумов, эфиров целлюлозы или их композитов), приготавливаемые на основе органических растворителей;
• электроизоляционные компаунды, используемые в жидком виде и затвердевающие сразу после их нанесения. Эти вещества не содержат растворителей и по своему назначению делятся на пропиточные и заливочные составы. Первые используются обычно для пропитки обмоток электрических аппаратов, тогда как вторые применяются для заливки кабельных муфт, а также полостей приборов и электромашин с целью их герметизации;
• группа листовых и рулонных материалов из непропитанных волокон органического и неорганического происхождения. Такие материалы (бумага, картон, фибра и ткань) изготавливаются обычно из волокон древесины, натурального шелка или хлопка;
• изоляционные лакоткани, представляющие собой пластичные материалы из ткани, пропитанной каким-либо электроизоляционным составом (лаком, например). После затвердевания такой лак формирует гибкую пленку, обеспечивающую лакоткани замечательные изоляционные свойства. По виду тканевой основы эти материалы делятся на шелковые, хлопчатобумажные, стеклянные (стеклоткани) и капроновые.
Но все они имеют один общий недостаток - разрушение, при воздействии температур в диапазоне 80-250 0С и в следствии потерю изоляционных свойств. Для решения этой проблемы был проведён анализ существующих перспективных разработок в области новых электроизоляционных покрытий и было выяснено, что наиболее жаростойким покрытием является керамическое. Для более глубокого изучения данной технологии мною была взята тема «исследование процесса лазерного нанесения изоляционных керамических покрытий на токоведущие части электроустановок». Данной технологии на данный момент не существует и соответственно не имеет промышленного применения, в связи с чем данная тема является очень интересной.
Было выяснено, что для получения качественных покрытий необходимо наличие подходящей подложки. Также было установлено, что на данный период времени керамические покрытия широко используются в машиностроении (газовые турбины, дизельные двигатели, режущий инструмент). Помимо этого керамические покрытия используются для тепловой и коррозионной зашиты, кроме этого они применяются в качестве износостойких, эрозионно-стойких покрытий, но как электроизолирующее покрытие оно практически не применяется.
Защитное действие многих систем покрытий основывается на формировании оксидных пленок А12О3 или SiO2, однако в последние годы все большее внимание привлекают коррозионно-стойкие многослойные покрытия, в которых затруднена взаимная диффузия элементов, покрытия со сложными оксидами, теплозащитные покрытия и способы модификации поверхности для образования плотных стекол или введения дисперсных оксидов и т.д.
В данной работе предполагается получить на поверхности образца керамическое монолитное покрытие с адгезионной прочностью, позволяющей покрытию выдерживать механические перемещения образца, постепенный нагрев и остужение, а так же устойчивость к различным погодным условиям. Предполагается, что данная разработка будет использоваться на крупных энергетических предприятиях, в основных, массивных и дорогостоящих токопроводящих элементах.
В данной выпускной квалификационной работе было проведено исследование процесса лазерного нанесения изоляционных керамических покрытий на токоведущие части электроустановок и было выяснено, что на данный момент нет запатентованной технологии, позволяющей при помощи лазера наносить подобные покрытия. Предполагается, что данная разработка будет использоваться на крупных энергетических предприятиях, в основных, массивных и дорогостоящих токопроводящих элементах.
В результате ряда проведённых экспериментов мы пришли к выводу, что наплавление керамики возможно, но технологию наплавления ещё необходимо дорабатывать, а именно:
необходимо создать условия, при которых медная пластина будет остывать постепенно и равномерно;
желательно что бы нагрев заготовок и их обработка лазером производилась в бескислородной среде, для того что бы исключить образование окислов в виде окалины на поверхности заготовок. Исключить образование окислов необходимо для того чтобы повысить адгезию.
