Спосіб поверхневого модифікування виробів зі склокераміки

Реферат: Спосіб поверхневої модифікації виробів зі склокераміки включає подачу модифікуючого матеріалу у плазму дугового розряду й перенос його плазмовим потоком до поверхні виробу, що нагрівається, при поступально-зворотному відносному русі пальника при одночасному обертанні виробу. Попередньо проводять розмірну механічну обробку виробу. Як модифікуючий матеріал, який надходить у плазму дугового розряду, використовують суміш мікро- та нанорозмірних порошків аеросилу з 5-10 % мас. двоокису титану та після охолодження проводять заключну розмірну механічну обробку. UA 105679 U (54) СПОСІБ ПОВЕРХНЕВОГО МОДИФІКУВАННЯ ВИРОБІВ ЗІ СКЛОКЕРАМІКИ UA 105679 U UA 105679 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій виготовлення виробів зі склокераміки, зокрема до виробництва термостійких радіопрозорих оболонок і вікон приладів, та може бути використана у приладобудуванні. Відомий спосіб виготовлення виробів зі шлікерів літійалюмосилікатного скла, що включає отримання водних шлікерів, під час якого виконують сухий помел скла при співвідношенні скла до тіл мелення 1:2, відсів фракцій заданого гранулометричного складу, змішування даних фракцій у необхідному співвідношенні з наступним введенням до порошку води, перемішування сумішей для отримання шлікера, його стабілізації та подальшого відливання виробів [1]. До недоліків цього методу слід віднести багатоопераційність (сухий помел; вивантаження матеріалу; відсів куль; розпорошування порошків; завантаження порошків і т.д.). Окрім цього, виконання операцій способу супроводжує запорошеність. Для досягнення необхідної текучості потрібна висока вологість суспензій. Згадані ж суспензії мають підвищену схильність до осаджування і загустіння, що призводить до отримання виливків порівняно невисокої щільності і міцності. Найбільш близьким до пропонованого за кількістю суттєвих ознак є спосіб поверхневої модифікації скловиробів, що включає подачу модифікуючого матеріалу у плазму дугового розряду й перенос його плазмовим потоком до поверхні виробу, що нагрівається, модифікуючий матеріал перед подачею в плазму дугового розряду переводять у пароподібний стан [2]. Використання пароподібних речовин або розчинів їх солей дозволяє забезпечити високу однорідність за складом та властивостями поверхневого шару. До того ж така обробка дозволяє закрити поверхневі пори та підвищити вологостійкість виробів. Недоліком згаданого способу є те, що використання пароподібних речовин та солей призводить до того, що крім твердого продукту, який осаджується, утворюються також і супутні газоподібні речовини, які потребують відкачування їх з зони обробки для запобігання забруднення навколишнього середовища. В основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу створення екологічно безпечного способу модифікування поверхні, який дозволив би проводити ефективне зміцнення виробу, що обробляється. Поставлена задача вирішується у способі поверхневої модифікації виробів зі склокераміки, що включає подачу модифікуючого матеріалу у плазму дугового розряду й перенос його плазмовим потоком до поверхні виробу, що нагрівається, при поступально-зворотному відносному русі пальника при одночасному обертанні виробу, згідно з корисною моделлю, попередньо проводять розмірну механічну обробку виробу, а як модифікуючий матеріал, який надходить у плазму дугового розряду використовують суміш мікро- та нанорозмірних порошків аеросилу з 5-10 % мас. двоокису титану та після охолодження проводять заключну розмірну механічну обробку. Позитивний технічний результат полягає в тому, що поверхневий шар є склокерамікою на основі кварцового скла з надзвичайно низьким коефіцієнтом термічного розширення та після охолодження виробів такий шар є пружно стиснутим з високим показником механічної міцності. Осаджений матеріал - кварц з 5-10 % мас. двоокису титану - відомий в технічній літературі як ULE (виробник Corning, США) з практично нульовим коефіцієнтом термічного розширення [3]. В запропонованому технічному рішенні порошок аеросил має частки розміром від декількох нанометрів до десятків нанометрів, а порошок двоокису титану використовували розміром від десятків до сотень нанометрів. Крім цього, для реалізації запропонованого способу можна безпосередньо використовувати подрібнений до мікронних розмірів ULE. До того ж, при такому способі можна провести пошарово модифікування поверхні виробу з градієнтним вмістом окису титану від 5 до 10 % мас, що забезпечить поступовий перехід від термомеханічних властивостей склокераміки до властивостей модифікуючого шару, тобто не буде чіткої межі між виробом та модифікованим шаром, що запобігатиме відшаровуванню модифікованого шару. Новизна запропонованої композиції полягає у новій сукупності і послідовності запропонованих операцій. Приклад реалізації. Для реалізації запропонованого способу було використано спечені диски діаметром 65 мм товщиною 10 мм з літійалюмосилікатної склокераміки. Диски механічно обробляли алмазним інструментом до необхідних розмірів з урахуванням додаткового шару, що утворюється внаслідок напилення. Для напилення використовували установку типу УМП-4-64 з плазменним пальником, порошковою ємністю та пультом керування. Як порошки для напилення використовували аеросил марок аеросил 200, 300 та 380 з розміром зерна від 7 до 12 нм, а експериментальний газотермічний двоокис титану з розміром часток 12-20 нм. Установка 1 UA 105679 U 5 10 15 20 дозволяла завантажувати у ємність різну кількість двоокису титану для створення його градієнтного розподілення по товщині шару. Для забезпечення рівномірного розподілення модифікуючого покриття по поверхні диска заготовку обертали навколо своєї осі з частотою 1-5 об./хв., а пальник переміщували по діаметру заготовки у зворотно-поступальному напрямку зі швидкістю 1-20 мм/хв. Таким чином отримували покриття товщиною в декілька міліметрів. Після охолодження диска з додатковим модифікованим шаром остаточно механічно обробляли алмазним абразивним інструментом до потрібних розмірів. Додатковий модифікуючий шар забезпечував закриття пор та дозволяв зміцнити зразок склокерамічного виробу в 1,5-2,0 рази в залежності від товщини шару в порівнянні з прототипом. Приклад реалізації запропонованого способу підтвердили корисність запропонованого технічного рішення. Джерела інформації: 1. Патент Німеччини № 19622522, МПК4 С03С 10/12, 1998. 2. Патент України на корисну модель № 11329, МПК7 С03С 17/06; Опубліковано 15.12.2005, Бюл. № 12, 2005 р. 3. ULE® Corning Code 7972Ultra Low Expansion Glass доступно: https://www.corning.com/media/worldwide/csm/documents/D20FD2EA-7264-43DD-B544E1CA042B486A.pdf ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб поверхневої модифікації виробів зі склокераміки, що включає подачу модифікуючого матеріалу у плазму дугового розряду й перенос його плазмовим потоком до поверхні виробу, що нагрівається, при поступально-зворотному відносному русі пальника при одночасному обертанні виробу, який відрізняється тим, що попередньо проводять розмірну механічну обробку виробу, а як модифікуючий матеріал, який надходить у плазму дугового розряду, використовують суміш мікро- та нанорозмірних порошків аеросилу з 5-10 % мас. двоокису титану та після охолодження проводять заключну розмірну механічну обробку. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2