kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-40kaz44-1585Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ РАССТОЯНИИ ИМПУЛЬСНО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ДЕТОНАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ CR3C2-NICREFFECT OF VARYING THE PULSE-PLASMA TREATMENT DISTANCE ON THE PROPERTIES OF CR3C2-NICR DETONATION COATINGShttps://orcid.org/0000-0001-9453-0456КакимжановД. Н.KakimzhanovD. N.

Дауир Нуржанулы Какимжанов – PhD, ассоциированный профессор, директор научно-производственной компании «Plasma Scince»

070018, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7Г 

Dauir Nurzhanuly Kakimzhanov – PhD, Associate Professor, Director 

070018, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Gogol Street 7g 

dauir_97@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0203-6050ДаутбековМ. К.DautbekovM. K.

Мерхат Курметович Даутбеков – PhD, ассоциированный профессор, руководитель производственного центра «Bolat»

070018, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7Г 

Merkhat Kurmetovich Dautbekov – PhD, Associate Professor, Head of the Bolat Production Center 

070018, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Gogol Street 7g

merkhatd@gmail.comТурабековЕ. С.TurabekovE. S.

Ернар Серикжанулы Турабеков – инженер научно-производственной компании 

070018, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7Г 

Ernar Serikzhanuly Turabekov – engineer 

070018, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Gogol Street 7g

ernarturabekov28@gmail.comКуанышбайР. М.QuanyshbayR. M.

Рашид Маратулы Куанышбай – инженер научно-производственной компании

070018, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7Г 

Rashid Maratuly Kuanyshbay – engineer 

070018, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Gogol Street 7g

rashidmaratly08@gmail.comРустемовА. С.RustemovA. S.

Ануар Саятбекулы Рустемов – инженер научно-производственной компании 

070018, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, ул. Гоголя 7Г 

Anuar Sayatbekuly Rustemov – engineer 

070018, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, Gogol Street 7g

anuarrustemovv05@gmail.comТОО PlasmaScienceКазахстанPlasma Science LLPKazakhstan20242712202414(16)310319Copyright © Какимжанов Д.Н., Даутбеков М.К., Турабеков Е.С., Куанышбай Р.М., Рустемов А.С., 20252025Какимжанов Д.Н., Даутбеков М.К., Турабеков Е.С., Куанышбай Р.М., Рустемов А.С.Kakimzhanov D.N., Dautbekov M.K., Turabekov E.S., Quanyshbay R.M., Rustemov A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1585

Одним из наиболее перспективных методов повышения эксплуатационных свойств и увеличения срока службы изделий является нанесение функциональных покрытий с использованием различных технологий напыления. Учитывая высокую стойкость к износу и коррозии металлокерамической композиции Cr3C2-NiCr, такие покрытия начали активно использовать для защиты стальных элементов в горячих частях котлов, предназначенных для сжигания отходов, а также в электрических печах и оборудовании, работающем на природном газе. В этом исследовании рассматривается влияние расстояния при импульсно-плазменной обработке на структурные характеристики поверхностного слоя детонационных покрытий Cr3C2-NiCr. Мы изучаем процесс, включающий нанесение таких покрытий с применением детонационного устройства, а затем их обработку импульсно-плазменным методом. Результаты показывают, что после такой обработки происходит плавление и выравнивание структурных компонентов покрытий, не приводящее к их разрушению от воздействия плазменных импульсов. Микроструктура покрытий представляет собой расплавленный металлокерамический материал на основе Cr3C2-NiCr. После импульсно-плазменной обработки на поверхности обнаружены фазы оксида хрома Cr2O3, увеличивается интенсивность пиков Cr3C2 и появляются новые рефлексы Cr3C2, что свидетельствует об увеличении содержания фазы Cr3C2. Также замечено, что после этой обработки микроструктура становится более однородной, что приводит к уплотнению детонационного покрытия на основе Cr3C2-NiCr.

One of the most promising methods to improve the operational properties and increase the service life of products is the application of functional coatings using various sputtering technologies. Considering the high resistance to wear and corrosion of Cr3C2-NiCr metal-ceramic composition, such coatings have started to be actively used to protect steel elements in hot parts of boilers designed for waste incineration, as well as in electric furnaces and equipment operating on natural gas.This study examines the effect of pulse-plasma treatment distance on the structural characteristics of the surface layer of Cr3C2-NiCr detonation coatings. We study a process involving the deposition of such coatings using a detonation device and then their treatment by pulse plasma. The results show that after such treatment, melting and levelling of the structural components of the coatings occurs without leading to their destruction by the plasma pulses. The microstructure of the coatings is a molten Cr3C2-NiCr based metal-ceramic material. After pulse plasma treatment, Cr2O3 chromium oxide phases are found on the surface, the intensity of Cr3C2 peaks increases and new Cr3C2 reflections appear, indicating an increase in the Cr3C2 phase content. It is also observed that the microstructure becomes more homogeneous after this treatment, which leads to the densification of the Cr3C2-NiCr-based detonation coating.

металлокерамические покрытиядетонационное напылениеимпульсно-плазменная обработкатвердостьизносостойкостьфазатрибологияCeramic metal coatingsdetonation sprayingpulse-plasma treatmentcoating modificationhardnesswear resistanceДанное исследование финансировалось Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант №BR24992870).ReferencesErosion and corrosion behavior of shrouded plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating / Lu H. et al // Surface and Coatings Technology. – 2020. – Т. 388. – С. 125534. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.04.043.Erosion and corrosion behavior of shrouded plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating / Lu H. et al // Surface and Coatings Technology. – 2020. – T. 388. – S. 125534. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.04.043. (In English).Pogrebnyak A.D., Tyurin Y.N. Modification of material properties and coating deposition using plasma jets / A.D. Pogrebnyak, Y.N. Tyurin // Physics-Uspekhi. – 2005. – Т. 48, № 5. – Р. 487. https://doi.org/10.1070/pu2005v048n05abeh002055.Pogrebnyak A.D., Tyurin Y.N. Modification of material properties and coating deposition using plasma jets / A.D. Pogrebnyak, Y.N. Tyurin // Physics-Uspekhi. – 2005. – T. 48, № 5. – R. 487. https://doi.org/10.1070/pu2005v048n05abeh002055. (In English).Dominant effect of carbide rebounding on the carbon loss during high velocity oxy-fuel spraying of Cr3C2–NiCr / C.J. Li et al // Thin Solid Films. – 2002. – Т. 419, № 1-2. – Р. 137-143. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00708-3.Dominant effect of carbide rebounding on the carbon loss during high velocity oxy-fuel spraying of Cr3C2–NiCr / C.J. Li et al // Thin Solid Films. – 2002. – T. 419, № 1-2. – R. 137-143. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00708-3. (In English).Janka L. et al. Influence of heat treatment on the abrasive wear resistance of a Cr3C2NiCr coating deposited by an ethene-fuelled HVOF spray process / L. Janka et al // Surface and Coatings Technology. – 2016. – Т. 291. – Р. 444-451. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.02.066.Janka L. et al. Influence of heat treatment on the abrasive wear resistance of a Cr3C2NiCr coating deposited by an ethene-fuelled HVOF spray process / L. Janka et al // Surface and Coatings Technology. – 2016. – T. 291. – R. 444-451. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.02.066. (In English).Matikainen V. A study of Cr3C2-based HVOF-and HVAF-sprayed coatings: abrasion, dry particle erosion and cavitation erosion resistance / V. Matikainen, H. Koivuluoto, P. Vuoristo // Wear. – 2020. – Т. 446. – Р. 203188. https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203188.Matikainen V. A study of Cr3C2-based HVOF-and HVAF-sprayed coatings: abrasion, dry particle erosion and cavitation erosion resistance / V. Matikainen, H. Koivuluoto, P. Vuoristo // Wear. – 2020. – T. 446. – R. 203188. https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203188. (In English).High temperature oxidation of metal, alloy and cermet powders in HVOF spraying process / K. Korpiola et al / Helsinki University of Technology. – 2004.High temperature oxidation of metal, alloy and cermet powders in HVOF spraying process / K. Korpiola et al / Helsinki University of Technology. – 2004. (In English).Technology and properties of nanostructured detonation coatings / M.V. Nenashev et al // Izv. RAS SamSC. – 2011. – Т. 13. – Р. 390-393.Technology and properties of nanostructured detonation coatings / M.V. Nenashev et al // Izv. RAS SamSC. – 2011. – T. 13. – R. 390-393. (In English).Influence of pulsed plasma treatment on phase composition and hardness of Cr3C2-NiCr coatings / D.N. Kakimzhanov et al // Eurasian Journal of Physics and Functional Materials. – 2021. – Т. 5, № 1. – Р. 45-51. https://doi.org/10.32523/ejpfm.2021050106.Influence of pulsed plasma treatment on phase composition and hardness of Cr3C2-NiCr coatings / D.N. Kakimzhanov et al // Eurasian Journal of Physics and Functional Materials. – 2021. – T. 5, № 1. – R. 45-51. https://doi.org/10.32523/ejpfm.2021050106. (In English).The experience of research and application of technology for applying detonation coatings / V.Y. Ulianitsky et al // Izv. RAS SamSC. – 2010. – Т. 12. – С. 569-575. https://doi.org/10.48081/YBCY7199.The experience of research and application of technology for applying detonation coatings / V.Y. Ulianitsky et al // Izv. RAS SamSC. – 2010. – T. 12. – S. 569-575. https://doi.org/10.48081/YBCY7199. (In English).Modern techniques for automated acquiring and processing data of diffraction electron microscopy for nano-materials and single-crystals / V. Sydorets et al // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd. – 2020. – Т. 992. – Р. 907-915.Modern techniques for automated acquiring and processing data of diffraction electron microscopy for nano-materials and single-crystals / V. Sydorets et al // Materials Science Forum. – Trans Tech Publications Ltd. – 2020. – T. 992. – R. 907-915. (In English).Автоматическая сварка / Л.И. Маркашова и др. // Автоматическая сварка. – 2017. – № 09. – С. 06.Avtomaticheskaya svarka / L.I. Markashova i dr. // Avtomaticheskaya svarka. – 2017. – № 09. – S. 06. (In Russian).Structural features and tribological properties of detonation gun sprayed Ti–Si–C coating / B. Rakhadilov et al // Coatings. – 2021. – Т. 11. – № 2. – Р. 141. https://doi.org/10.3390/coatings11020141.Structural features and tribological properties of detonation gun sprayed Ti–Si–C coating / B. Rakhadilov et al // Coatings. – 2021. – T. 11. – № 2. – R. 141. https://doi.org/10.3390/coatings11020141. (In English).Microstructural characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2–NiCr coating / G.C. Ji et al // Surface and Coatings Technology. – 2006. – Т. 200, № 24. – Р. 6749-6757. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.10.005.Microstructural characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2–NiCr coating / G.C. Ji et al // Surface and Coatings Technology. – 2006. – T. 200, № 24. – R. 6749-6757. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.10.005. (In English).Колисниченко О.В. Эффективность процесса напыления покрытий с использованием многокамерного детонационного устройства / О.В. Колисниченко, Ю.Н. Тюрин, Р. Товбин // Автоматическая сварка. – 2017.Kolisnichenko O.V. Ehffektivnost' protsessa napyleniya pokrytii s ispol'zovaniem mnogokamernogo detonatsionnogo ustroistva / O.V. Kolisnichenko, YU.N. Tyurin, R. Tovbin // Avtomaticheskaya svarka. – 2017. (In Russian).Тюрин Ю.Н., Жадкевич М.Л. Плазменные упрочняющие технологии / Ю.Н. Тюрин, М.Л. Жадкевич // Наукова думка, Киев. – 2008. – 218 с.Tyurin YU.N., Zhadkevich M.L. Plazmennye uprochnyayushchie tekhnologii / YU.N. Tyurin, M.L. Zhadkevich // Naukova dumka, Kiev. – 2008. – 218 s. (In Russian).Процессы залечивания микротрещин в металле под действием импульсов тока высокой плотности / К.В. Кукуджанов и др. // Проблемы прочности и пластичности. – 2016. – Т. 78, № 3. – С. 300-310. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2016-78-3-300-310.Protsessy zalechivaniya mikrotreshchin v metalle pod deistviem impul'sov toka vysokoi plotnosti / K.V. Kukudzhanov i dr. // Problemy prochnosti i plastichnosti. – 2016. – T. 78, № 3. – S. 300-310. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2016-78-3-300-310. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.