CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层

李国华 崔玉明 董旺 姜龙

李国华, 崔玉明, 董旺, 姜龙. 旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(1): 42-46. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0103
引用本文: 李国华, 崔玉明, 董旺, 姜龙. 旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(1): 42-46. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0103
LI Guohua, CUI Yuming, DONG Wang, JIANG Long. Diamond coating deposited on the inner wall of annular workpiece by rotating arc heating[J]. Diamond &Abrasives Engineering, 2022, 42(1): 42-46. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0103
Citation: LI Guohua, CUI Yuming, DONG Wang, JIANG Long. Diamond coating deposited on the inner wall of annular workpiece by rotating arc heating[J]. Diamond &Abrasives Engineering, 2022, 42(1): 42-46. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0103

旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0103
详细信息
    作者简介:

    李国华,男,1946年生,研究员。主要研究方向:电弧等离子体的应用。E-mail: liguohua@hediamond.cn

    通讯作者:

    姜龙,男,1976年生,副研究员。主要研究方向:CVD金刚石制备、检测及应用。E-mail: jianglong@hediamond.cn

  • 中图分类号: TQ164

Diamond coating deposited on the inner wall of annular workpiece by rotating arc heating

  • 摘要: 为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,并用相机拍摄相应的电弧形貌。进行金刚石涂层沉积试验,在内径为180 mm的硬质合金拉拔模具和内径为100 mm的石墨内表面沉积出高质量的金刚石涂层。利用拉曼光谱仪和扫描电镜对涂层的成分、表面形貌等进行测试分析。已沉积金刚石涂层的硬质合金模具成功应用于超高压电缆铝护套的拉拔设备中。

     

  • 图  1  分体式等离子炬结构及工作原理示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of structure and working principle of split plasma torch

    图  2  旋转电弧原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of rotating arc

    图  3  不同直径阳极对应的旋转电弧照片

    Figure  3.  Photo of rotating arc corresponding to anodes with different diameters

    图  4  金刚石涂层实物样品照片

    Figure  4.  Photos of diamond coating samples

    图  5  2种样品不同位置金刚石涂层的拉曼光谱图

    Figure  5.  Raman spectra of diamond coatings in different positions of two samples

    图  6  2种样品不同位置金刚石涂层的形貌图

    Figure  6.  Morphologies of diamond coating in different positions of two samples

    表  1  不同直径阳极电弧工作参数表

    Table  1.   Working parameters of anode arc with different diameters

    阳极直径
    d
    mm
    引弧电极氩
    气流量${Q_{{\rm{A}}{{\rm{r}}_1}}} $
    L/min
    辅助电极内侧
    氩气流量${Q_{{\rm{A}}{{\rm{r}}_2}}} $
    L/min
    氢气流
    量${Q_{{\rm{H}}{_2}}} $
    L/min
    甲烷流量
    ${Q_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}}} $
    mL/min
    腔压
    p
    kPa
    磁场电流
    I1
    A
    工作电流
    I2
    A
    工作电压
    U
    V
    602.53603.02.611580
    1003.03102003.53.015090
    1203.041003.53.015095
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    表  2  金刚石涂层沉积参数

    Table  2.   Diamond coating deposition parameters

    样品引弧电极氩
    气流量${Q_{{\rm{A}}{{\rm{r}}_1}}} $
    L/min
    辅助电极内侧
    氩气流量${Q_{{\rm{A}}{{\rm{r}}_2}}} $
    L/min
    氢气流
    量${Q_{{\rm{H}}{_2}}} $
    L/min
    甲烷流量
    ${Q_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}}} $
    L/min
    沉积
    温度θ
    沉积
    时间t
    h
    沉积
    厚度D
    μm
    硬质合金4.04102008303035~40
    石墨2.5361208502445~50
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 录用日期:  2021-08-24
  • 收稿日期:  2020-11-26
  • 修回日期:  2021-07-30
  • 网络出版日期:  2022-03-17

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