Печать

2018 №02 (06) DOI of Article
10.15407/as2018.02.07 		2018 №02 (08)

Автоматическая сварка 2018 №02


Журнал «Автоматическая сварка», № 2, 2018 г., с.42-47

Применение метода микроплазменного напыления для изготовления резистивного нагревательного элемента

Ю. С. Борисов, С. Г. Войнарович, А. Н. Кислица, С. Н. Калюжный, В. Ю. Глуховский


ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

В работе описывается получение резистивного нагревательного элемента из многослойных покрытий, которые были нанесены на стальную основу методом микроплазменного напыления. Для формирования узких резистивных дорожек использован TiO2 в виде порошка с размером частиц 15...40 мкм. В качестве электроизоляции от стальной основы нанесен подслой из Al2O3 с размером частиц 40 мкм. Проведенные испытания резистивных нагревательных элементов показали их работоспособность до температуры 200 оС при удельной мощности 75 Вт. Повышение температуры нагрева резистивного нагревательного элемента на воздухе выше 230 оС приводит к потере электропроводности. Основными возможными областями применения таких резистивных нагревательных элементов являются: машиностроительная, химическая и радиоэлектронная промышленности. В результате проведенного эксперимента показана принципиальная возможность изготовления резистивных нагревательных элементов с резистивными дорожками из ТіО2 с применением технологии микроплазменного напыления. Библиогр. 18, табл. 1, рис. 5.
Ключевые слова: электронагреватель, резистивный нагревательный элемент, диоксид титана, микроплазменное напыление
Поступила в редакцию 29.12.2017
Подписано в печать 30.01.2018
Список литературы
  1. -Ing. (FH) Stefan Scheitz, Dr. Filofteia-Laura Toma, Dr. Lutz-Michael Berger and others. (2011) Thermally sprayed multilayer ceramic heating elements. Thermal spray bulletin, 2, 88–92.
  2. Барановский Н. Д., Шаронов Е. А., Ванновский В. В. (1991) Электрические свойства плазменных покрытий для плоских нагревательных элементов. Материалы конф. «Газотермическое напыление в промышленности СССР и за рубежом», Ленинград, 27–29 мая 1991 г., Ленинград, ЛД НТП, сс. 60–61.
  3. Достанко А. П., Витязь П. А. (2001) Плазменные процессы в производстве изделий электронной техники. Минск, ФУ АИНФОРМ.
  4. Иванов А. С., Лебедев Ю. П. (2005) Нагревательный блок для бытовых электроприборов. РФ, Пат. 2246804.
  5. Нагревательные элементы фирмы ОНИКС. http://onyxmef.narod.ru/nagrev.htm. Доступ на 7. 11. 2017
  6. Гоненко Т. В., Хацевский В. Ф., Хацевский К. В. (2010) Инженерный метод расчета плоских многодорожечных нагревателей. Вестник ПГУ, 3, 30–34.
  7. Хороших В. М., Белоус В. А. (2009) Пленки диоксида титана для фотокатализа и медицины. Физическая инженерия поверхности, 7, 3, 223–238.
  8. Пасынков В. В., Сорокин В. С. (2001) Материалы электронной техники. Учеб. для студ. Санкт-Петербург, Лань.
  9. Вашкевич Ф. Ф., Спальник А. Я., Плужко И. А.( 2009) Электротермоизоляция индукторов для внутреннего нагрева трубных заготовок. Строительство, материаловедение, машиностроение. Днепропетровск, ПГАСА, сс. 4–6.
  10. Лясников В. H., Перов В. В., Лаврова В. Н. (1977) Применение плазменно-дугового напыления алунда при изготовлении катодно-подогревательного узла. Электронная техника: Сер. Электроника СВЧ, 4, сс. 85–87.
  11. Бакланов Д. И., Беляйков И. Н., Вирник А. М. и др. (1996) Способ изготовления резистивного нагревательного элемента. РФ, Пат. 2066514 МКИ H 05 B 3/12.
  12. Войнарович С. Г. (2012) Исследование формы и размера пятна напыления и фигуры металлизации в условиях микроплазменного напыления покрытия из гидроксиапатита. Вестник НУК, 3, 81–84. http://ev.nuos.edu.ua/ru/publication?publicationId=18276. Доступ на 7. 09. 2017.
  13. Самсонов Г. В., Эпик Л. П. (1973) Тугоплавкие покрытия. Москва, Металлургия.
  14. Борисов Ю. С., Переверзев Ю. Н., Бобрик В. Г. Войнарович С. Г. (1999) Нанесение узкополосных покрытий методом микроплазменного напыления. Автоматическая сварка, 6, 53–55.
  15. Кислица А. Н., Кузьмич-Янчук Е. К., Кислица Н. Ю. (2009) Получение узких дорожек методом микроплазменного напыления из NiCr-проволоки. Сб. тез. Всеукр. науч.-техн. конф. молодых ученых и специалистов «Сварка и смежные технологии». Киев, 27–29 мая 2009, сс. 94.
  16. (1976) ГОСТ 1516.1-76. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ.
  17. Барабанова Е. В. Заборовский К. М., Посадова Е. М., Кастро Р. А. (2013) Влияние пористости на электрофизические свойства керамики ЦТС. Известия российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена, 157, сс. 79–83.
  18. Жеглова А. И. (1994) Синтез и электрические свойства оксидной керамики для применения в электронике: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Киев. http://tekhnosfera.com/sintez-i-elektricheskie-svoystva-oksidnoy-keramiki-dlya-primeneniya-v-elektronike . Доступ на 25.07.17.

Читати реферат українською

Ю. С. Борисов, С. Г. Войнарович, О. М. Кислиця, С. М. Калюжний, В. Ю. Глуховський
ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Киев, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Застосування методу мікроплазмового напилення для виготовлення резистивного нагрівального елемента
 
В роботі описується отримання резистивного нагрівального елемента з багатошарових покриттів, які були нанесені на сталеву основу методом мікроплазмового напилення. Для формування вузьких резистивних доріжок використаний TiO2 у вигляді порошку 15...40 мкм. В якості електроізоляції від сталевої основи нанесено підшар з Al2O3 з розміром частинок –40 мкм. Проведені випробування резистивних нагрівальних елементів показали їх працездатність до температури 200 оС, при питомій потужності 75 Вт. Підвищення температури нагріву резистивного нагрівального елемента на повітрі вище 230 оС призводить до втрати електропровідності. Основними можливими областями застосування таких резистивних нагрівальниї елементів є машинобудівна, хімічна і радіоелектронна промисловості. В результаті проведеного експерименту показана принципова можливість виготовлення резистивного нагрівального елемента з резистивними доріжками з ТіО2 із застосуванням технології мікроплазмового напилення. Бібліогр. 18, табл. 1, рис. 5.
 
Ключові слова: електронагрівач, резистивний нагрівальний елемент, діоксид титану, мікроплазмове напилення

Read abstract and references in English

Yu.S. Borisov, S.G. Voinarovich, A.N. Kislitsa, S.N. Kalyuzhny, V.Yu. Glukhovskii
E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazimir Malevich Str., 03150, Kyiv, Ukraine. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Application of the method of microplasma spraying for manufacturing resistance heating element
 
The paper provides a description of producing a resistance heating element from multilayer coatings, which were deposited on a steel base by the method of microplasma spraying. TiO2 in the form of powder with particles of 15–40 μm size was used to deposit narrow resistive paths. A sublayer from Al2O3 with 40 μm particle size was deposited to provide electric insulation from the steel base. Performed testing of resistance heating elements showed their serviceability up to the temperature of 200 °C at specific power of 75 W. Increase of the temperature of resistance element heating in air above 230 °C leads to loss of electrical conductivity. The main possible areas for such resistance heating element application are mechanical engineering, chemical and radioelectronic industry. Performed experiment allowed demonstrating the fundamental possibility of manufacturing resistance heating elements with resistive paths from TiO2 with application of microplasma spraying technology. 18 Ref., 1 Tabl., 5 Ref.
 
Keywords: electric heater, resistive heating element, titanium dioxide, microplasma spraying
References
  1. Scheitz, S., Toma, F.-L., Berger, L.-M. (2011) Thermally sprayed multilayer ceramic heating elements. Thermal Spray Bull., 2, 88-92.
  2. Baranovsky, N.D., Sharonov, E.A., Vannovsky, V.V. (1991) Electrical properties of plasma coatings for plane heating elements. In: Proc. of Mathematical Conf. on Thermal Spraying in Industry of USSR and Abroad (Leningrad, 27-29 May 1991). Leningrad, LD NTP, 60-61 [in Russian].
  3. Dostanko, A.P., Vityaz, P.A. (2001) Plasma processes in manufacture of electronic engineering products. Minsk, FU AINFORM [in Russian].
  4. Ivanov, A.S., Lebedev, Yu.P. (2005) Heating block for household electric appliances. Pat. 2246804 RF [in Russian].
  5. Heating elements of ONIX Company. http://mef.narod.ru/nagrev.htm [in Russian].
  6. Gonenko, T.V., Khatsevsky, V.F., Khatsevsky, K.V. (2010) Engineering approach of calculation of multi-track heaters. Vestnik PGU, 3, 30-34 [in Russian].
  7. Khoroshikh, V.M., Belous, V.A. (2009) Films of titanium dioxide for photocatalysis and medicine. Fizicheskaya Inzheneriya Poverkhnosti, 7(3), 223-238 [in Russian].
  8. Pasynkov, V.V., Sorokin, V.S. (2001) Materials of electronic engineering: Manual. St.-Petersburg, Lan [in Russian].
  9. Vashkevich, F.F., Spalnik, A.Ya., Pluzhko, I.A. (2009) Electrothermic insulation of inductors for internal heating of tubular billets. In: Building, Materials Science, Mechanical Engineering. Dnepropetrovsk, PGASA, 4-6 [in Russian].
  10. Lyasnikov, V.N., Perov, V.V., Lavrova, V.N. (1977) Application of plasma-arc spraying of alundum in manufacture of cathode-heating unit. Elektronnaya Tekhnika. Ser. Elektronika SVCh, 4, 85-87 [in Russian].
  11. Baklanov, D.I., Belyajkov, I.N., Virnik, A.M. et al. (1996) Method of manufacturing of resistive heating element. Pat. 2066514 RF, Int. Cl. H 05 B 3/12 [in Russian].
  12. Vojnarovich, S.G. (2012) Examination of shape and size of spraying spot and metalizing figure under conditions of microplasma spraying of hydroxyapatite coating. Vestnik NUK, 3, 81-84 [in Russian]
  13. Samsonov, G.V., Epik, L.P. (1973) Refractory coatings. Moscow, Metallurgiya [in Russian].
  14. Borisov, Yu.S., Pereverzev, Yu.N., Bobrik, V.G., Vojnarovich, S.G. (1999) Deposition of narrow-band coatings by microplasma spraying method. Svarka, 6, 53-55.
  15. Kislitsa, A.N., Kuzmich-Yanchuk, E.K., Kislitsa, N.Yu. (2009) Producing of narrow bands by microplasma spraying method from Ni-Cr wire. In: Abstr. of Papers of All-Ukrainian Sci.-Tekhn. Conf. of Young Scientists and Specialists on Welding and Related Technologies (Kiev, 27-29 May 2009), 94.
  16. GOST 1516.1-76: A.c. electric equipment for 3-500 kV voltage [in Russian].
  17. Barabanova, E.V., Zaborovsky, K.M., Posadova, E.M., Kastro, R.A. (2013) Influence of porosity on electrophysical properties of PZT ceramics. Izvestiya A.I.Gertsen GPU, 157, 79-83 [in Russian].
  18. Zheglova, A.I. (1994) Synthesis and electrical properties of oxide ceramics for application in electronics. In: Syn. of Thesis of Cand. of Techn. Sci. Degree. Kiev. http://tekhnosfera.com/sintez-i-elektricheskie-svojstva-oksidnoy-keramiki-dlya-primeneniya-v-elektronike.