КАТОДНАЯ ЗАЧИСТКА И НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ПРОКАТА

Технологическая и экологическая целесообразность требует создания принципиально новых процессов очистки поверхности металлического проката перед нанесением на него антикоррозионного покрытия. .Одним из прогрессивных является метод очистки поверхности, основанный на плазменно-дуговой катодной обработке. Его преимущества перед традиционными механическими и химическими методами следующие: компактность технологического агрегата; соответствие современным экологическим нормам; простота извлечения отходов; высокая производительность при сравнительно малой энергоемкости процесса.

Результатом настоящей работы явилось создание принципиально новой многоэлектродной установки, не имеющей аналогов в отечественной и зарубежной плазменной технике.

Конструкция опытной установки представляет собой вакуумную камеру с тремя типами плазменных устройств: плазмотронами, анодными узлами, узлами ввода обрабатываемого изделия (рис. 1).

Основное назначение плазмотронов — создание стабильной, локализованной области плазменной проводимости в зоне рабочего разряда, энергия которого расходуется на удаление с поверхности изделия окалины, оксидной и масляной пленок и дрны могут быть использованы также для нагрева изделия в процессе его очистки до заданной температуры.

Анодный узел обеспечивает замыкание электрических цепей через разрядные промежутки на положительные полюса двух источников питания: основного источника и источника питания плазмотрона. Анодный узел состоит из анода, заключенного в водоохлаждаемый корпус через изолятор. Для управления плотностью тока на токовоспринимающей поверхности анода, а также для стабилизации плазменных разрядов аксиальным магнитным полем на корпусе анодного узла расположен соленоид, выполненный из медной трубки.

Основной функцией узла ввода является локализация зоны катодной зачистки на по-верхности обрабатываемого изделия в определенных границах.

Сильноточный дуговой разряд на холодном катоде — обрабатываемом изделии — существует в виде множества катодных микропятен, перемещающихся по его поверхности, их количество находится в прямой зависимости от тока разряда. Причем существенно следующее: местом преимущественной привязки большинства катодных пятен является граница между чистой поверхностью и поверхностью металла, покрытой оксидной или другой диэлектрической пленкой. Это обусловлено тем, что на указанной границе благодаря высокой напряженности электрического поля происходит автоэмиссия электронов, которые, участвуя в актах ионизации, вызывают появление здесь катодных микропятен. Энергия, доставляемая к поверхности катода из канала разряда через его опорное пятно, расходуется в основном на испарение диэлектрической оксидной пленки. Перемещаясь фронтом перпендикулярно границе, катодные микропятна оставляют за собой абсолютно чистую металлическую поверхность.

Процесс катодной зачистки может быть описан уравнением:

На рис. 2 приведены зависимости скорости зачистки от тока разряда для двух типов труб.

Исследован процесс плазменной очистки поверхности полосового проката и труб с последующим нанесением покрытий на экспериментальной установке.

Определено влияние на энергетический режим и качество обработки поверхности межэлектродных расстояний, магнитного поля соленоида, тока плазмотрона, тока основного разряда, расхода газа, давления.

Получены образцы холоднокатаных и горячекатаных труб и полосы с участками очищенной от оксидной пленки и окалины поверхности, а также с покрытием нитридами титана, циркония и бронзы.

Разрабатывается технологическое оборудо-вание для очистки поверхности полосового проката и нанесения на его поверхность композиционных покрытий типа бронз для вкладышей подшипников, нержавеющих сталей для сельхозтехники, износостойких покрытий типа карбидов титана и ниобия для вкладышей штампового инструмента и пластин режущего инструмента и т.д., а также химически чистых металлов типа медь, никель, алюминий для нужд электротехники

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м 5, Москва 1994