Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7362
(13) U
(46) 2011.06.30
(51) МПК
H 05H 1/26 (2006.01)
(54) КОНСТРУКЦИЯ АНОДА ПЛАЗМОТРОНА
ДЛЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
(21) Номер заявки: u 20100984
(22) 2010.11.26
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Мозырский государственный пе-
дагогический университет имени
И.П.Шамякина" (BY)
(72) Авторы: Голозубов Андрей Леонидо-
вич; Старовойтов Александр Михай-
лович; Голозубова Анна Алексеевна
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Мозырский государственный
педагогический университет имени
И.П.Шамякина" (BY)
(57)
Конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий, выпол-
ненная в виде детали цилиндрической формы, которая имеет входную коническую по-
верхность, наружный коаксиальный канал для ламинеризации плазменной струи и
внутренний коаксиальный канал стабилизации плазменной струи, отличающаяся тем,
что внутренний коаксиальный канал дополнительно снабжен проходными отверстиями
для подачи паров реагента.
(56)
1. Плазмотрон для плазмохимического нанесения покрытий: Пат. РБ 2306, C1, МПК6
H 05H 1/26 /А.Л Голозубов., Э.М. Пархимович, О.В. Иванина, А.Р. Андреев; заявитель
Могилев, машиностроит. ин-т. - № 950023; заявл. 10.01.1995; опубл. 16.03.1998 //
Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 1998. - № 3. - С. 222.
Полезная модель относится к области плазменных технологий и может найти приме-
нение в производстве дуговых плазмотронов, предназначенных для плазмохимического
нанесения покрытий.
BY7362U2011.06.30

2. BY 7362 U 2011.06.30
2
Известен плазмотрон для нанесения плазмохимических покрытий, содержащий кор-
пус, водоохлаждаемые торцовые анод и катод, электронейтральную вставку, изолирован-
ную от корпуса и анода, вихревую камеру, расположенную соосно на торцовом катоде,
имеющую по меньшей мере одно тангенциальное отверстие [1].
Недостатком этого плазмотрона, принятого за прототип, является введение реагента
вместе с плазмообразующим газом в паровой фазе непосредственно в катодную область
плазмотрона, в результате чего происходит протекание реакции осаждения соединений
кремния в виде ультрадисперсного порошка внутри самого плазмотрона, преимуществен-
но на внутренних поверхностях катодного узла и электронейтральной вставки. В резуль-
тате уменьшается внутреннее проходное сечение и увеличивается трение по внутренним
поверхностям плазмотрона, что способствует турбулизации плазменной струи и сниже-
нию по этой причине качества наносимого покрытия за счет ухудшения защиты зоны
осаждения покрытия от воздействия атмосферного воздуха.
Задачей полезной модели является повышение качества наносимых покрытий, сниже-
ние себестоимости изготовления деталей и получение за счет этого экономического эф-
фекта, что достигается исключением образования налета на внутренних поверхностях
катодного узла и электронейтральной вставки.
Для решения поставленной задачи изменена конструкция анода плазмотрона. Предла-
гаемая конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий вы-
полнена в виде детали цилиндрической формы с конической входной поверхностью,
внутренним коаксиальным каналом для стабилизации плазменной струи и наружным ко-
аксиальным каналом для ламинеризации плазменной струи. Внутренний коаксиальный
канал дополнительно снабжен проходными отверстиями для подачи паров реагента.
В предлагаемой конструкции анода плазмотрона для плазмохимического нанесения
покрытий, ввод реагента в паровой фазе осуществляется раздельно с плазмообразующим
газом и происходит не в катодной области плазмотрона, а через отверстия в аноде, по ко-
торым насыщенный парами реагента газ-носитель (например, аргон) поступает в реакци-
онную плазму. При этом место ввода газа-носителя, насыщенного парами реагента,
должно отстоять от наружного среза анода плазмотрона на расстоянии, достаточном для
протекания реакции пиролиза реагента в плазменной струе и гомогенизации ее состава.
Это расстояние зависит от внутреннего диаметра анода плазмотрона, давления и расхода
плазмообразующего газа, силы тока дуги плазмотрона, расхода газа-носителя и степени
насыщенности его парами реагента, и должно обеспечивать ламинарный режим истечения
плазменной струи.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фигуре показана заявляемая
конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покрытий.
Заявляемая конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покры-
тий представляет собой деталь цилиндрической формы, которая имеет входную кониче-
скую поверхность 1, предназначенную для зажигания дуги плазмотрона, внутренний
коаксиальный канал 2, служащий для стабилизации плазменной струи и имеющий про-
ходные отверстия 3 для подачи газа-носителя, насыщенного парами реагента, наружный
коаксиальный канал 4 большего диаметра для ламинеризации плазменной струи.
Заявляемая конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покры-
тий работает следующим образом (фигура).
Газ-носитель, насыщенный парами реагента, поступает по отверстиям 3 во внутрен-
ний коаксиальный канал 2, по которому движется плазменная струя, смешивается с ней, в
результате чего происходит пиролиз паров реагента и образование реакционно-способной
плазменной струи, тем самым исключается образование налета на внутренних поверхно-
стях катодного узла и электронейтральной вставки, расположенных до анода плазмотрона
и соответственно обеспечивается более высокое качество наносимого покрытия и более
высокая производительность плазмотрона. Кроме указанного, внутренний коаксиальный

3. BY 7362 U 2011.06.30
3
канал 2 имеет меньший диаметр, чем электронейтральная вставка и наружный коаксиаль-
ный канал 4, поэтому в нем плазменная струя имеет более высокую скорость, что способ-
ствует более интенсивному перемешиванию плазменной струи с газом-носителем,
насыщенным парами реагента, в результате чего состав реакционной плазмы гомогенизи-
руется быстрее, что также улучшает качество наносимого покрытия.
Заявляемая конструкция анода плазмотрона для плазмохимического нанесения покры-
тий не требует сложной технологии изготовления.
Использование заявляемой конструкции анода плазмотрона для плазмохимического
нанесения покрытий позволит существенно повысить качество наносимых покрытий и
производительность процесса, снизить себестоимость изготовления деталей и получить за
счет этого экономический эффект.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.