Разработка электротехнологического процесса формирования плазменных покрытий с заполняемой жидкими компонентами пористой структурой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, кандидат наук Маркелова Ольга Анатольевна

• Маркелова Ольга Анатольевна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Маркелова Ольга Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ И ИХ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ МОДИФИКАЦИИ

1.1 Основные методы повышения биосовместимости изделий медико-технического назначения

1.2 Основные принципы формирования покрытий методом плазменного напыления

1.3 Особенности структуры электроплазменных покрытий. Физико-химическое взаимодействие напыляемых частиц с плазменным потоком и окружающей средой

1.4 Факторы, обеспечивающие получение покрытий с высокой пористостью и прочностью сцепления напыленных частиц

1.5 Методы модификации плазмонапыленных покрытий с целью придания им улучшенных функциональных характеристик

1.6 Методы насыщения пористых структур жидкими веществами

1.7 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ

ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ С ПРОГНОЗИРУЕМЫМ СООТНОШЕНИЕМ МАКРО-, МИКРОПОР И КАНАЛОВ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ

ПРОПИТКОЙ ЖИДКИМИ

КОМПОНЕНТАМИ

2.1 Разработка методик экспериментальных исследований

2.2 Экспериментальные исследования электроплазменных покрытий с прогнозируемыми структурно-морфологическими характеристиками, полученных при различных режимах напыления

2.3 Экспериментальное исследование процессов пропитки электроплазменных покрытий жидкими веществами

2.4 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ С ПРОГНОЗИРУЕМЫМ СООТНОШЕНИЕМ МАКРО-, МИКРОПОР И КАНАЛОВ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ РЕЖИМОВ НАПЫЛЕНИЯ

3.1 Разработка математической модели прочности электроплазменных покрытий

3.2 Разработка математической модели процесса заполнения жидким веществом пор электроплазменного покрытия под действием ультразвуковых колебаний

3.3 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОМУ НАПЫЛЕНИЮ ПОКРЫТИЙ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ИХ ПРОПИТКОЙ ЖИДКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ И ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Статистическое моделирование пористых плазменных покрытий и разработка алгоритма определения режимов формирования электроплазменных покрытий, обладающих функцией пролонгированного высвобождения жидких веществ

4.2 Технологические рекомендации по электроплазменному напылению покрытий с последующей их пропиткой жидкими веществами

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимой общей пористости покрытия с учетом дистанции напыления

Приложение Б. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор менее 2 мкм с учетом дистанции напыления

Приложение В. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером 2-40 мкм с учетом дистанции напыления

Приложение Г. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером более 40 мкм с учетом дистанции напыления

Приложение Д. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения микротвердости покрытия с учетом дистанции напыления Приложение Е. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения адгезионной прочности покрытия с учетом дистанции напыления

Приложение Ж. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения шероховатости покрытия с учетом дистанции напыления Приложение И. Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения краевого угла смачивания с учетом дистанции напыления Приложение К. Акт внедрения в ООО НПФ «Кварц»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка электротехнологического процесса формирования плазменных покрытий с заполняемой жидкими компонентами пористой структурой»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие современной техники характеризуется применением новых конструкционных материалов и функциональных покрытий. В различных областях техники применяются пористые покрытия деталей в качестве носителей жидких сред. Наполнителем, вводимым в пористую структуру, может быть лекарственное вещество для покрытий медицинского назначения, смазка для уменьшения трения, электролит для улучшения электротехнических свойств электродов и т.д. При этом покрытие рассматривается как система, состоящая из пор и каналов, связывающих между собой поры в сложную гидравлическую систему. В такой системе поры выполняют функцию емкостей для хранения жидких сред, а каналы обеспечивают транспортировку жидкости от поверхности покрытия внутрь пористой структуры при заполнении покрытия или ее обратное движение для выполнения функционального назначения.

В медицине одним из методов улучшения биосовместимости титановых внутрикостных конструкций является нанесение на их поверхность покрытий, которые должны обладать пористостью не менее 30-50 %, в сочетании с достаточной величиной адгезионной прочности (10-14 МПа) и твердости (свыше 5-6 ГПа, что обусловлено максимальными значениями твердости для твердых тканей). Подобные покрытия в настоящее время получают плазменно-электролитическими и газотермическими методами, в том числе электроплазменным напылением. Для реализации процесса ввода жидкости (пропитки) в пористое покрытие применяется ультразвуковая обработка.

Таким образом, актуальность работы обусловлена потребностью в решении комплекса задач, связанных с разработкой процесса электроплазменного напыления пористых покрытий с их последующей пропиткой под действием ультразвуковых колебаний, что имеет важное значение для повышения качества металлоизделий, в частности титановых конструкций для восстановительной медицины, и расширения масштабов применения различных инструментов электротехнологии.

Степень разработанности темы исследования. Процесс электроплазменного напыления характеризуется высокотемпературным концентрированным нагревом обрабатываемого материала, обладает хорошими возможностями для автоматизации. Большой вклад в разработку плазменных методов напыления внесли отечественные ученые Рыкалин Н.Н., Кудинов В.В., Калита В.И., Соколов Ю.В. Плазменное напыление биосовместимых высокопористых покрытий для медицинского применения развивали ученые Лясников В.Н., Таран В.М. Исследованиями свойств керамических покрытий занимались Лепешкин А.Р., Рыкалин Н.Н., Мубояджян С.А. Ультразвуковые методы обработки материалов исследовались в работах Аграната Б. А., Абрамова О.В., Бекренева Н.В.

Несмотря на большое число выполненных работ по формированию пористых покрытий, остались практически не исследованы вопросы получения композиционных покрытий на основе кальций-фосфатной керамики (например, гид-роксиапатита) с прогнозируемыми показателями пористости и адгезионной прочности, а также задачи интенсификации заполнения пор покрытия жидкими средами (например, серебросодержащей суспензией) с использованием ультразвуковой обработки, что имеет большое значение для титановых конструкций, применяемых в восстановительной медицине.

Цель работы заключается в повышении качества титановых конструкций с пористым покрытием за счет разработки технологии электроплазменного напыления, обеспечивающей создание регулируемой пористой структуры и заполнения пор жидкими средами с применением ультразвуковой обработки.

Поставленная цель достигается при решении следующих задач:

1. Определить условия получения плазменных покрытий, обладающих прогнозируемыми характеристиками структуры и морфологии поверхности, создающих условия для проникновения, хранения и последующего высвобождения жидких компонентов.

2. Установить закономерности влияния параметров электроплазменного напыления, а именно тока дуги плазмотрона и дистанции напыления порошка гид-роксиапатита, на адгезионную прочность, микротвердость и характеристики по-

ристой структуры, в частности наличие пор и каналов макро- и микрометрового размера.

3. Определить технологические параметры пропитки пористых покрытий, в частности продолжительность воздействия ультразвуковых колебаний при выбранной частоте.

4. Разработать математическую модель, описывающую взаимодействие жидкого вещества с покрытием, содержащим макро-, микропоры и каналы при воздействии ультразвуковых колебаний.

5. Разработать технологию формирования гидроксиапатитовых покрытий, полученных методом электроплазменного напыления с последующей пропиткой серебросодержащей суспензией под действием ультразвуковых колебаний, обладающих прогнозируемыми характеристиками структуры и морфологии поверхности, обеспечивающей условия для проникновения, хранения и последующего высвобождения жидких компонентов с прогнозируемой скоростью.

Объектом исследования являются электротехнологические процессы формирования пористых покрытий на титановых конструкциях, используемых в восстановительной медицине.

Предметом исследования являются закономерности получения плазменных покрытий, обладающих прогнозируемыми характеристиками структуры и морфологии поверхности, создающих условия для проникновения, хранения и последующего высвобождения жидких компонентов с применением ультразвуковых воздействий.

Методы исследования. Моделирование технологических процессов базировалось на физических принципах формирования пористых плазменных покрытий и явлении звукокапиллярного эффекта. Экспериментальные исследования выполнялись с применением теорий планирования эксперимента, обработка полученных результатов предусматривала построение регрессионных зависимостей. В диссертационной работе применен комплекс стандартных методов исследования: растровая электронная микроскопия, измерение микротвердости, оптическая

микроскопия, механические испытания на растяжение, вихретоковый метод, лазерный спектральный анализ и комплексометрическое титрование.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать скорость введения жидких компонентов в пористую структуру покрытия, содержащего макро-, микропоры и каналы при воздействии на него ультразвуковых колебаний.

2.Установлены регрессионные зависимости адгезионной прочности, микротвердости и характеристик пористой структуры от параметров процесса плазменного напыления, позволяющие определить выбранные диапазоны изменения тока дуги плазмотрона и дистанции напыления.

3. Предложена технология электроплазменного напыления покрытий, позволяющая регулировать параметры пористости, в частности наличие макро- и микроразмерных пор и каналов, которые могут служить емкостью для хранения жидких компонентов.

4. Определены параметры процесса ультразвуковой пропитки гидроксиа-патитовых покрытий серебросодержащей суспензией, обеспечивающей придание титановым конструкциям необходимых функциональных качеств.

Теоретическая значимость. Результаты, представленные в диссертационной работе, имеют фундаментальных характер и вносят вклад в развитие существующих представлений о формировании композиционных покрытий на основе порошка кальцийфосфатной керамики (гидроксиапатита) методом электроплазменного напыления. Выполненный анализ экспериментальных данных позволяет расширить представления о закономерностях формирования пористой структуры покрытий (распределении макро-, микропор и каналов), полученных методом электроплазменного напыления.

Практическая значимость работы. Предложен вариант практического применения пористых покрытий, полученных методом плазменного напыления, содержащих в своей структуре жидкие компоненты в качестве покрытия эндопро-тезов (Патент РФ № 2560508). Предложено устройство для пропитки пористых

покрытий жидкими компонентами (Патент РФ № 2561033). Определены параметры электроплазменного напыления покрытий, обладающих прогнозируемыми характеристиками общей пористости 14-52 %, наличием требуемого распределения величины пор и адгезионной прочности (не менее 10 МПа) за счет изменения тока дуги (от 300 до 400 А) и дистанции напыления (от 50 до 150 мм). Определены параметры ультразвуковой пропитки (продолжительность от 60 до 300 с при частоте ультразвуковых колебаний 22 кГц) пористых покрытий жидкими компонентами, позволяющие заполнить их эффективный объем. Результаты исследований внедрены при изготовлении изделий медицинской техники, а именно металлических компонентов ректракторов с антимикробными покрытиями, на ООО НПФ «Кварц».

Личный вклад автора состоит в разработке общей методики исследований, проведении и обработке результатов экспериментальных исследований, разработке положений и результатов, выносимых на защиту, разработке математических моделей заполнения пористой структуры покрытий жидкими компонентами под действием ультразвуковых колебаний, установлении регрессионных зависимостей механических свойств и характеристик структуры от электротехнологических параметров. В совместных работах автору принадлежит ведущая роль при проведении теоретических и экспериментальных исследований, научном обосновании полученных результатов. В патентах № 2561033, № 2560508 вклад автора состоит в разработке технологии насыщения пористых покрытий жидкими веществами. В свидетельствах о регистрации программ для ЭВМ автором разработаны алгоритмы и написаны компьютерные программы на основании математических моделей и результатов экспериментальных исследований, выполненных автором. У автора нет конфликта интереса с соавторами по поводу авторских прав.

Достоверность результатов. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается применением современного оборудования и аналитической аппаратуры, использованием стандартных методов испытаний, отсутствием противоречий полученных результатов исследований с данными других исследователей, соответствие теоретических зависимостей экспериментальным данным.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Использование тока дуги плазмотрона в диапазоне 300-400 А при дистанции напыления 50-150 мм позволяет получать гидроксиапатитовые пористые покрытия с регулируемым соотношением макро-, микропор и каналов, обеспечивающим проникновение, хранение и высвобождение жидких компонентов.

2. Скорость заполнения жидкими компонентами пористых гидроксиапа-титовых покрытий зависит от их структурно-морфологических характеристик и гидравлических процессов насыщения, интенсифицированных ультразвуковыми колебаниями частотой 22 кГц.

3. Воздействие ультразвуковых колебаний с продолжительностью от 60 до 300 с при частоте 22 кГц на процесс пропитки жидкостью пористых электроплазменных покрытий со сложной системой макро-, микропор и каналов, позволяет заполнить эффективный объем пор покрытия без существенного уменьшения толщины функционального слоя.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлены на научно-технических конференциях и семинарах: Международная научно-техническая конференция «Нанотехнологии функциональных материалов» (Санкт-Петербург, 2016), 13-я Международная конференция «Пленки и покры-тия-2017» (Санкт-Петербург, 2017), XIII Международная научна конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» (Владимир-Суздаль, 2018), XIV Всероссийская конференция молодых ученых «Наноэлектроника, нанофото-ника и нелинейная физика» (Саратов, 2019), 10-ая Международная научно-техническая конференция «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы - 2019» (Казань, 2019), XVI-я Международная научно-техническая конференция «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2019), XI Международная научная конференция «Фуллерены и наноструктуры в конденсированных средах» (Минск, 2020), Международная молодежная конференция «Современные материалы и технологии» (Саратов, 2020).

Соответствие темы диссертации требованиям паспорта специальностей научных работников. Диссертационная работа соответствует п. 1, 4 паспорта специальности 05.09.10 «Электротехнология».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, из них 3 статьи в научных журналах, входящих в перечень изданий рекомендуемых ВАК РФ, 1 статья, входящая в базы Web of Science / Scopus. Получено 2 патента РФ и 4 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

В диссертационной работе отражены результаты, полученные при выполнении научных исследований по программе «У.М.Н.И.К.» (контракт № 12132р/20843 от 29.07.2013) и Стипендии Президента РФ (СП-63.2019.4), а также в качестве исполнителя по грантам Президента РФ (№ МД-1403.2017.8) и РФФИ (№ 12-08-31217 мол_а, № 15-03-02767 а, № 16-08-01250 а, № 18-38-00677 мол_а).

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ И ИХ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ МОДИФИКАЦИИ

1.1 Основные методы повышения биосовместимости изделий медико-технического назначения

На современном этапе развития медицины для восстановления утраченной костной ткани применяются внутрикостные конструкции (имплантаты, эндо-протезы, фиксаторы) различного типа. Для функционирования внутрикостных конструкций в течение длительного времени необходимо учитывать несколько факторов, в первую очередь, следующие: большинство внутрикостных конструкций представляют собой компактные металлические элементы, изготовленные из материалов, имеющих высокий модуль упругости по сравнению с костью, вследствие чего на границе «кость-внутрикостный эндопротез» возникают напряжения; на границе кости и эндопротеза в процессе функционирования возникает микроподвижность, которая ведет к нестабильности границы и износу внутрикостной конструкции и прилегающей к его поверхности кости [7, 24].

Указанные факторы преимущественно связаны с различием физико-химических свойств костной ткани и внутрикостной конструкции. Для уменьшения влияния данных факторов между костью и внутрикостной конструкции необходимо создать некую зону, которая наряду с прочной связью с поверхностью внутрикостной конструкции должна иметь необходимые параметры макро- и микростурктуры.

Существуют различные химические и физические способы воздействия на поверхность внутрикостных конструкций:

- обработка поверхности внутрикостных конструкций физическими и химическими методами;

- нанесение на поверхность внутрикостных конструкций биосовместимых (биоактивных) покрытий, способных оказывать положительное влияние на остеоинтеграционные характеристики [7, 48, 60-62, 64, 120, 90, 92, 93].

Для придания поверхности металлических внутрикостных конструкций развитого рельефа в настоящее время широко применяется технология воздушно-абразивной обработки. Суть метода заключается в воздействии на поверхность обрабатываемого изделия частиц (оксид алюминия, оксид титана и частицы керамики и др.) с большой скоростью в струе сжатого воздуха.

Внутрикостные конструкции, обработанные данным методом, имеют высокий уровень краевой резорбции костной ткани [108, 123], но только в том случае, если подобраны оптимальная дисперсность абразивных частиц и их тип [7, 45]. Так, например использование частиц ТЮ2 дисперсностью более 300 мкм создает на поверхности внутрикостных конструкций шероховатость, превышающую оптимальные параметры необходимые для закрепления остеобластических клеток размером 10-12 мкм, т.к. они теряют способность к закреплению на поверхности из-за наличия крупных микронеровностей [113].

Одним из методов химической модификации поверхности внутрикостных конструкций является кислотное травление. Для придания поверхности внутрико-стных конструкций развитого микрорельефа и получения шероховатой поверхности их подвергают травлению в водных растворах кислот (НС1, Н28О4, смеси НЫО3 и НБ). Данное воздействие приводит к образованию на поверхности металлических внутрикостных конструкций микропор размерами от 0,5-2 мкм [115, 129] и значительному повышению гидрофильности поверхности, а как следствие повышению показателей остеоинтергации [118, 119]. Однако данный метод имеет ряд недостатков, к которым можно отнести негативное влияние химического воздействия кислот на прочностные характеристики металлических изделий, в частности возникновения так называемой «водородной» хрупкости [127].

Одним из быстро развивающихся методов модификации поверхности внутрикостных конструкций является анодное оксидирование. Сущность процесса заключается в потенциостатическом или гальваностатическом анодировании титановой поверхности, находящейся в кислотной среде (Н28О4, Н3РО4, НЫО3, НБ) с высокой плотностью тока. В результате увеличения площади соприкосновения металлической внутрикостной конструкции с костной тканью, за счет раз-

вития микрорельефа, улучшаются общие биомеханических показатели изделия [120, 124]. Данный процесс достаточно сложен и зависит от множества параметров (плотность тока, концентрация кислот, состав и температура электролита и др.).

Широкое распространение получили методы нанесения на поверхность внутрикостных имплантатов биоактивных покрытий для оптимизации процесса остеоинтеграции такие как, плазменное напыление, высокочастотное магнетрон-ное распыление, золь-гель метод, лазерная абляция, клеевой метод и др. [6, 9, 19, 36, 61, 69, 77].

Особый интерес представляет метод электроплазменного напыления, отличающийся высокой производительностью, возможностью получения покрытий с развитой морфологией поверхности, высокой пористостью (20-50 %), достаточной прочностью и, что особенно важно, возможностью регулирования параметров процесса напыления, тем самым изменяя структурно-морфологические и механические свойства покрытий [8, 10, 15, 17, 33-35, 41-44, 121].

1.2 Основные принципы формирования покрытий методом плазменного напыления

Формирование электроплазменного покрытия происходит путем постепенного послойного осаждения отдельных, дискретно твердеющих частиц на металлическую основу и друг на друга. Покрытие, как правило, формируется частицами с размерами 10-150 мкм, которые могут иметь различную температуру, скорость при контакте и находится в различных агрегатных состояниях. Поэтому полученное в результате напыления покрытие характеризуется высокой степенью неоднородности, слоистым характером и высокой открытой пористостью [34-38, 125].

В общем случае, сущность процессов электроплазменного нанесения покрытий заключается в образовании направленного потока дисперсных частиц напыляемого материала средой газа, обеспечивающего их перенос на поверхность

обрабатываемого изделия при необходимых для формирования покрытия значениях температуры и скорости транспортировки частиц.

Газотермическое напыление производится следующими

способами [4, 30, 42]:

- газовые (газопламенные, сверхзвуковые газопламенные, детонационно-газовые);

- газоэлектрические (электродуговые, плазменно-дуговые, высокочастотные).

В связи с этим под электроплазменным нанесением покрытий на изделия машиностроения, электронной промышленности и медицины подразумевается процесс нанесения порошковых материалов, включающий следующие этапы.

С помощью плазмотрона, в котором генерируется струя плазмы (продувание плазмообразующего газа вдоль электрической дуги, между катодом и анодом), подается наносимый порошок посредством транспортирующего газа [22, 27, 29, 31]. В потоке плазмы частицы нагреваются и ускоряются; в свою очередь степень проплавления частиц в плазменной струе во многом зависит от режимов напыления, в особенности от тока электрической дуги. Ускоренные и нагретые частицы ударяются об основу изделия (рисунок 1.1). В общем случае, процессы формирования покрытия и его структурно-морфологические характеристики зависят от скорости охлаждения частиц и их затвердевания [12, 20, 21, 23, 32, 49].

Температура плазменного потока достигает значений 5000-50000 К. В качестве плазмообразующих газов обычно применяют аргон, азот, аммиак, водород, водяной пар, гелий, воздух, другие газы или их смеси [14, 99-101].

Плазмонапыленные покрытия характеризуются неравномерностью распределения частиц по поверхности подложки, вследствие различных размеров и формы напыляемых частиц порошка, а также неравномерного распределения температуры и скорости газового потока. В результате покрытие формируется с высокой пористостью - 20-40 %. Из-за наличия перехода от компактного материала основы к пористому покрытию в нем возникают внутренние напряжения. Превышение критических значений напряжений в покрытии приводит к образо-

ванию трещин и локальных отслоений, что снижает адгезионную прочность покрытия. При наличии частиц различной дисперсности, часть частиц может достигать поверхности основы в жидком состоянии, часть в вязком или в твердом, что вызывает значительную неравномерность микрорельефа покрытия. Методом электроплазменного напыления можно сформировать покрытия, обладающие оптимальной для изделий восстановительной медицины толщиной от 10 до 60 мкм, достаточной адгезией 7-12 МПа, высокой пористостью (до 55%) и развитым микрорельефом поверхности.

Рисунок 1.1 - Схема процесса формирования плазмонапыленных покрытий: 1 - плазмотрон; 2 - частицы напыляемого порошка; 3 - плазменная струя;

4 - пятно напыления; 5 - напыленные частицы

Электроплазменные покрытия, в том числе применяемые в медицине, характеризуются рядом основных свойств и характеристик: адгезионно-когезионные, шероховатость поверхности, пористость, функциональные качества (биосовместимость, гидрофильность поверхности и др.).

3

4

Функциональные и эксплуатационные свойства электроплазменных покрытий во многом зависят от адгезии (прочность сцепления покрытия с основой) [25, 26, 53, 76, 77, 94]. При этом возможность образования прочного соединения напыляемого материала с основой определяется химическим взаимодействием частиц. Характеристикой процесса, приводящего к образованию прочных связей при плазменном напылении, в общем случае может служить температура напыляемых частиц и основы изделия, и отчасти скорость частиц [5, 13, 16, 18, 28, 39, 86, 94].

Степень гидрофильности покрытий существенно влияет на остеоинтегра-цию внутрикостных конструкций. Так, повышенная способность внутрикостных конструкций взаимодействовать с биологическими жидкостями, клеточными элементами, свойственная гидрофильной поверхности, играет важную роль на ранних этапах остеоинтеграции [109, 128]. Степень гидрофильности поверхности измеряется методом определения краевого угла смачивания, который может варьировать от 0° (гидрофильная) до >90° (гидрофобная) [109].

Применительно к поверхности внутрикостных конструкций показатель шероховатости может варьировать в широком диапазоне - макро-, микро- и нано-размерная шероховатость [111, 126]. Так, установлено, что высокая степень шероховатости поверхности оказывает благоприятное влияние на стабильность внутрикостной конструкции в момент установки и функционирования [112]. С другой стороны высокое значение шероховатости создает условия для адгезии патогенных микроорганизмов вокруг внутрикостной конструкции [110].

Биосовместимость является одним из самых важных показателей для внутрикостных конструкций [54-57, 64, 65]. К биосовместимым относят материалы и покрытия, которые не должны обладать следующими свойствами [7]:

- вызывать местной воспалительной реакции;

- оказывать токсического и аллергического действия на организм;

- обладать канцерогенным действием;

- провоцировать развитие инфекции.

Таким образом, процесс плазменного напыления, являясь высокопроизводительным и экологичным, позволяет получать покрытия, обладающие достаточными адгезионно-когезионными показателями, а также высокими значениями пористости, что является важным показателем для получения покрытий с возможностью заполнения их различными жидкими веществами.

1.3 Особенности структуры электроплазменных покрытий. Физико-химическое взаимодействие напыляемых частиц с плазменным потоком и окружающей средой

На начальной стадии процесса напыления происходит нагрев частиц материала потоком, по мере движения частиц при попадании их в периферийную часть потока или по мере отдаления от сопла плазмотрона может происходить их охлаждение [75-78, 80-82, 84].

Теплообмен между несущим потоком и частицей осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением. При этом степень прогревания частиц можно регулировать путем изменения тока дуги плазмотрона, тем самым регулировать скорость теплообмена между потоком и напыляемой частицей. В процессе нагрева потоком плазменной струи частицы находятся в твердом, пластичном, расплавленном или кипящем состоянии. Наличие твердых частиц может происходить как из-за не полного проплавления напыляемого материала, так и вследствие его повторного затвердевания. Вероятность появления таких частиц достаточно высока. Для управления процессами проплавления частиц необходимо правильно выбирать параметры режима напыления, такие как электрическая мощность, расходы транспортирующего и плазмообразующего газов, дисперсность напыленного материала, дистанция напыления и некоторых других [1-3, 40, 46, 50, 68, 70, 79, 80, 91, 95-98].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маркелова Ольга Анатольевна, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизированная система контроля качества покрытий медицинского назначения / В.М.Таран, А.В. Лясникова, О. А. Дударева, О. А. Маркелова, И.П. Гришина // Измерительные и информационные технологии в охране здоровья МЕТРОМЕД-2011: сборник научных трудов Международной научной конференции. - СПб.: Изд-во «ИнформМед», 2011. - С. 287-288.

2. Алгоритмическое обеспечение процесса математического моделирования пористости биокомпозитных покрытий / В.М. Таран, И.П. Гришина, А.В. Лясникова, О.А. Дударева, О.А. Маркелова // Конструкции из композиционных материалов. - 2018. - № 3 (151). - С. 40-44.

3. Алгоритмическое обеспечение численного моделирования прочности плазмонапыленных пористых покрытий // В.М. Таран, А.В. Лясникова, О.А. Дударева, О.А. Маркелова, И.П. Гришина // Вопросы электротехнологии. - 2019. -№ 1 (22). - С.108-114.

4. Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства. М.: Энергия, 1974. - 383 с.

5. Асаналиев М.К. Измерение ускорения твердой частицы в потоке плазмы / М.К. Асаналиев, Ж.Ж. Жеенбаев, М.А Самсонов, В.С. Энгельшт // Физика и химия обраб. материалов. - 1978. - №3. - С.65-71.

6. Бартенев С.С. Детонационные покрытия в машиностроении / С.С. Бартенев, Ю.П. Федько, А.И. Григоров.- Л.: Машиностроение, 1982. - 215 с.

7. Биосовместимые материалы: учеб. пособ / В.И. Севастьянов, М.П. Кирпичников. - М.: Медицинское информационное агентство, 2011. - 544 с.

8. Борисов Ю.С. Плазменные порошковые покрытия / Ю.С. Борисов, А. Л. Борисова. - Киев: Техника, 1986. - 223 с.

9. Буткевич М.Н. Влияние состава исходного порошкового материала на свойства покрытий, получаемых детонационным напылением / М.Н. Буткевич, Б.Г. Хамицев, И.А. Войташ // Сварочное производство.- 2009. - №9. - С. 15-21.

10. Веерлинг С. Исследование свойств покрытий, напыленных плазмой / С. Веерлинг, С. Наи // Получение покрытий высокотемпературным распылением / Под ред. В.В. Кудинова и Л.К. дружинина. М.: Атомиздат, 1973. - С 255-268.

11. Вероятностно-сетевое моделирование структуры нанокомпозитных пористых покрытий / И.П. Гришина, В.М. Таран, А.В. Лясникова, О. А. Дударева, О. А. Маркелова // Конструкции из композиционных материалов. - 2017. - № 2 (146). - С. 46-49.

12. Высокотемпературные неорганические покрытия / Пер. с анг. под ред. Дж. Гумменика, мл. М.: Металлургия, 1968. - 339 с.

13. Гаврилов В. А. Автоматизированный экспериментальный стенд по исследованию теплообмена при фазовых превращениях / В. А. Гаврилов, И.И. Гого-нин, О.А. Кабов. Теплофизика и гидродинамика в процессах кипения и конденсации. Новосибирск: ИТФ СО ФН СССР, 1985. С. 132-139.

14. Голубев В. А. Исследование турбулентной струи высокой температуры / Исследование турбулентных струй воздуха, плазмы и реального газа. - М.: Машиностроение, 1967. - С.5-51.

15. Готлиб Л.И. Плазменное напыление. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1970.

- 72 с.

16. Донской А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / А.В. Донской, В.С. Клубникин. - Л.: Машиностроение, 1979. - 221 с.

17. Достовалов Д.В. Перспективные технологии и оборудование для плазменной термической обработки металлов / Д.В. Достовалов, В.А. Достовало-ва, П.С. Гордиенко // Технологий металлов. - 2011. - №9. - С. 28-31.

18. Дресвин С.В. Физика и техника низкотемпературной плазмы / С.В. Дресвин, А.В. Донской, В.М. Гольдфарб, В. С. Клубнинкин. - М.: Атомиздат, 1972. - 352 с.

19. Дударева О.А., Маркелова О.А., Гришина И.П. Физические закономерности формирования наноструктурированных плазменнонапыленных покрытий и их модельное представление / О.А. Дударева, О.А. Маркелова, И.П. Гришина // Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы в наноинженерии. Сб.

материалов Всерос. молодежной конф. - Саратов: СГТУ имени Гагарина Ю.А. -С. 73-76.

20. Ермаков С. С. Движение и нагрев порошкового материала при газотермическом нанесении покрытий // Порошковая металлургия. - 1985. - № 7. - С. 67-72.

21. Жуков М.Ф. Прикладная динамика термической плазмы / М.Ф. Жуков, А. С. Коротеев, Б. А. Урюков. - Новосибирск: Наука, 1975. - 297 с.

22. Жуков М.Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны) / М.Ф.Жуков, В .Я. Смоляков, Б.А. Урюков. - М.: Наука, 1969. - 127 с.

23. Зиновьев В.Е. Кинетические свойства металлов при высоких температурах. - М.: Металлургия, 1984. - 197 с.

24. Исследование влияния характеристик исходных порошков и режимов плазменного напыления на свойства металлокерамических покрытий эндопроте-зов \ А.В. Лясникова, И.П. Гришина, О. А. Дударева, О. А. Маркелова \\ Конструкции из композиционных материалов. - 2013. - №1. - С.31-36.

25. Исследование структурно-морфологических и адгезионных характеристик плазмонапыленных гидроксиапатитовых покрытий \ О.А. Дударева, И.П. Гришина, О. А. Маркелова, В. А. Протасова, А.В. Лясникова \\ Материалы между-нар. науч.-технич. конф. «Наука и образование - 2013». - Мурманск, 2013. - Электрон. текст подгот ФГОУВПО «МГТУ». - НТЦ «Информрегистр». -№0321301202. - С.342-346.

26. Катков И.П. Исследование взаимодействия покрытия с подложкой при плазменном напылении вольфрама и молибдена / И.П. Катков, Л.Б. Шенде-ров, М.А. Шуткина // Металлургия. - 1970. - № 13. - С. 176-181.

27. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. - М: Наука, 1968. - 244 с.

28. Княжеченко И.В. Аппаратура автоматизации установки для исследования низкотемпературной плазмы / И.В. Княжеченко, С.В. Лукошков, В.И. марьин и др. // Приборы и техника эксперимента. - 1983. - № 2. - С. 260-261.

29. Коротеев А.С. Генераторы низкотемпературной плазмы / А.С. Коро-теев, А.М. Костылев, В.В. Коба и др. - М.: Наука, 1969. - 127 с.

30. Коротеев А.С. Технологические процессы на основе концентрированных электронных пучков / А.С. Коротеев, М.Н. Васильев // Автомобильная промышленность. - 1983. - №11. - С. 21-23.

31. Коротеев А.С. Электродуговые плазмотроны. - М.: Машиностроение, 1980. - 174 с.

32. Кудер Ж.Ф. Обмен импульсом и теплом между частицами и плазменной струей при напылении / Ж.Ф. Кудер, М. Вардель, А. Вардель, П. Фоше // Генерация потоков электродуговой плазмы. - Новосибирск: ИТФ СО СССР, 1987. -С.397-427.

33. Кудинов В.В. Нанесение покрытий плазмой / В.В.Кудинов, П.Ю. Пекшев, В.Е. Белащенко и др. - М.: Наука, 1990. - 408с.

34. Кудинов В.В. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий / В.В. Кудинов, В.М. Иванов. - М.: Машиностроение, 1981. - 192 с.

35. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. - М.: Наука, 1977. - 184 с.

36. Кудинов В.В. Нанесение покрытий напылением : Теория, технология и оборудование: Учеб. для металлургических и машиностроит. спец. вузов / В.В. Кудинов, Г.В. Бобров ; Под ред. Б.С. Митина. - М.: Металлургия, 1992. - 432 с.

37. Кудинов В.В. Тенденции развития и совершенствования аппаратуры для газотермического напыления / В.В. Кудинов, П.Ю. Пекшев // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. - 1985. - №4. Вып. 1. - С.113-121.

38. Куркин В.И. Основы расчета и конструирования оборудования электровакуумного производства / В.И. Куркин. - М.: Высшая школа, 1971. - 544 с.

39. Лягушкин В.П. Комплексный эксперимент в плазмоструйном нанесении покрытий / В.П. Лягушкин, О.П. Солоненко, П.Ю. Пекшев // Тез. докл. Международ. рабочего совещ. «Высокотемпературные запыленные струи в процессах обработки порошковых материалов». - Новосибирск: ИТФ СО АН СССР. - 1988. - С. 75-84.

40. Лясников В.Н. Гибкая система управления процессом проектирования технических объектов / В.Н. Лясников, Н.А. Гусев, В.М. Таран // Вестник СГТУ (Автоматизация и управление). - 2004. - № 2 (3). - С. 119-129.

41. Лясников В.Н. Плазменное напыление слоистых структур и исследование их физико-механических свойств / В.Н. Лясников, О.И. Веселкова, В.И. Куликов // Методы и оборудование для физико-химических исследований поверхности материалов электронной техники: Тез. докл. - Сер. Технология, организация производства и оборудование - М., 1982. - Вып.3. ч.11. - С.46.

42. Лясников В.Н. Плазменное напыление функциональных покрытий с заданными свойствами / В.Н. Лясников, Н.В. Бекренев / Синергетика. Структура и свойства материалов. Самоорганизующиеся технологии: Тез. Докл. - М.: ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН, 1996. - С.14.

43. Лясников В.Н. Свойства плазменных титановых покрытии. Обзоры по электронной технике. - Сер. Технология, орг. Пр-ва и оборудование / В.Н. Лясников, А.А. Курдюмов. - М.: ЦНИИ «Электроника», 1983. - 71 с.

44. Лясников В.Н. Свойства плазмонапыленных порошковых покрытий // Перспективны материалы. - 1995. - №4. - С.61-67.

45. Лясников В.Н. Технология и свойства покрытий, получаемых плазменным напылением и используемых в производстве изделий электронной техники // Обзоры по электронной технике. - Сер. Технология, организация производства и оборудование. - М.: ЦНИИ «Электроника», 1984. - Вып.3 (1004). - 96 с.

46. Лясникова А.В., Таран В.М., Дударева О.А. Адаптивная система управления процессом плазменного напыления покрытий / А.В. Лясникова, В.М. Таран, О.А. Дударева // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2011. - № 1 (53). - С. 152-161.

47. Лясникова А.В. Математическое моделирование напряжений в плаз-монапыленных покрытиях медицинского назначения \ А.В. Лясникова, В.М. Таран, О.А. Маркелова, О.А. Дударева, И.П. Гришина \\ Медицинская техника. -2013. - №3 (279). - С. 28-30.

48. Комплексное исследование структурно-морфологических параметров биосовместимых металлокерамических покрытий и их зависимости от характеристик исходных порошков и режимов плазменного напыления / А.В. Лясникова,

B.Н. Лясников, И.П. Гришина, О. А. Маркелова, О. А. Дударева // Вакуумная наука и техника : материалы XIX науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов. - Судак, 2012. - С. 188-191.

49. Максимович Г.Г. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями / Г.Г. Максимович, В.В. Ша-тинский, В.И. Копылов. - Киев: Наук. думка, 1983. - 264 с.

50. Маркелова О. А., Лясникова А.В. Исследование электротехнологических процессов формирования покрытий с прогнозируемой пористостью / О. А. Маркелова, А.В. Лясникова // Вопросы электротехнологии. - 2018. - № 4 (21). -

C.109-114.

51. Маркелова О.А., Гришина И.П. Технология импрегнации пористых плазмонапыленных покрытий, полученных при различных технологических режимах напыления, жидкими веществами под действием ультразвуковых колебаний / О. А. Маркелова, И.П. Гришина // Вопросы электротехнологии. - 2019. - № 1 (22). - С.104-107.

52. Митин Б.С. Плазменное напыление покрытий с совмещенной активацией поверхности газовыми разрядами. / Б.С. Митин, В.М. Таран, Г.В. Бобров Авиационная промышленность. - 1988, №4. - С.51-54.

53. Новицкий Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. - М.: Химия, 1983. - 190 с.

54. Пат. 2330685 Российская Федерация, МПК А61Ь 27/06, Л61Ь 27/52, Л61Ь 27/5. Способ фиксации антибиотиков в пористых имплантатах / Базаров

A.Ю., Осинцев В.М., Бекетов Б.Н., патентообладатели: Базаров А.Ю., Осинцев

B.М., Бекетов Б.Н. - 2005122113/15, заявл. 12.07.2005. опубл. 10.08.2008.

55. Пат. 2170016 Российская Федерация, МПК А0Ш 1/02. Способ насыщения трансплантатов костной губчатой ткани медикаментами / Волова Л.Т., Ки-

риленко А.Г., Уваровский Б.Б., патентообладатель: Волова Л.Т., Кириленко А.Г., Уваровский Б .Б. - 99103136/14, заявл. 17.02.1999. опубл. 10.07.2001.

56. Пат.2291918 Российская Федерация, МПК С 25 Б 11/26. Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения / Шашкина Г.А., Шаркеев Ю.П., Колобов Ю.Р., Карлов А.В., патентообладатель Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН). - №2005116663/02. заявл. 31.05.05, опубл.

20.01.07.

57. Пат.2338810 Российская Федерация, МПК С 23 С 4/12. Способ плазменного напыления покрытий (варианты) / Гизатуллин С.А., Галимов Э.Р., Даутов Г.Ю., Хазиев Р.М., Гизатуллин Р.А., Беляев А.В., патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. -№2006140563/02. заявл. 16.11.06, опубл. 20.11.08.

58. Пат.2353703 Российская Федерация, МПК С 23 С 4/04. Способ получения композиционного покрытия на основе алюминиевых сплавов / Курганова Ю.А., Байкалов К.А., патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ульяновский государственный технический университет». - №2007110241/02. заявл. 20.03.07, опубл. 27.04.09.

59. Пат.2385740 Российская Федерация, МПК А 61 Ь 27/54. Биоактивное покрытие на имплантате из титана и способ его получения / Легостаева Е.В., Шаркеев Ю.П., Толкачева Т.В., Толмачев А.И., Уваркин П.В., патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФПМ СО РАН). - №2008137320/15. заявл.

17.09.08, опубл. 10.04.10.

60. Пат.2386454 Российская Федерация, МПК А 61 Ь 31/08. Биоактивное покрытие на имплантате из титана и способ его получения / Родионов И.В., Серя-нов Ю.В., Бутовский К.Г., Гоц И.Ю., Попова С.С., патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Саратовский государственный технический университет" (СГТУ). -№2008140821/15. заявл. 14.10.08, опубл. 20.04.10.

61. Пат.2401129 Российская Федерация, МПК А 61 Ь 27/30. Покрытия из наноматериалов для остеоинтегрируемых биомедицинских протезов / Биньоции К.А., Каринчи Ф., Карамори С., Диссете В., патентообладатель ЭнЭм ТЕК ЛТД. Наноматериалз энд майкродевайсез текнолоджи (ОБ). - №2008149121/15. заявл. 14.06.06, опубл. 10.10.10.

62. Пат.2417107 Российская Федерация, МПК А 61 Ь 27/30. Способ нанесения гидроксиапатитового покрытия на имплантаты / Родионов И.В., патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет» (СГТУ). - №2009145196/15. заявл. 08.12.09, опубл. 27.04.11.

63. Пат.2423150 Российская Федерация, МПК А 61 Ь 27/06. Кальций-фосфатное биологически активное покрытие на имплантате и способ его нанесения / Твердохлебов С.В., Игнатов В.П., Степанов И.Б., Сивин Д.О., Шахов В.П., патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский политехнический университет». -№2009143206/15. заявл. 23.11.09, опубл. 10.07.11.

64. Пат.№ 2561033 Российская Федерация, МПК А61Ь 27/56 (2006.01). Устройство для пропитки пористых изделий / Таран В.М., Лясникова А.В., Ляс-ников В.Н., Дударева О.А., Гришина И.П., Маркелова О.А.; заявитель и патентообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»; заявл. 08.08.2014; опубл.: 27.07.2015.

65. Пат.№ 2560508 Российская Федерация, МПК А61С 13/03 (2006.01) А61Ь 27/52 (2006.01) А61К 33/38 (2006.01) А61Р 43/00 (2006.01). Способ насыщения пористого покрытия эндопротезов / Таран В.М., Лясникова А.В., Дударева О.А., Гришина И.П., Маркелова О.А.; заявитель и патентообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»; заявл. 25.07.2014, опубл.: 27.07.2015.

66. Папшев В. А. Перспективные направления совершенствования внут-рикостных имплантатов с применением лазерных технологий / В. А. Папшев, В.Н. Лясников, Е.Л. Сурменко // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 1 (53). Вып. 2. - С. 40-56.

67. Пикалов В.В. О некоторых проблемах диагностики низкотемпературной плазмы / В.В. Пикалов, Н.Г. Преображенский // Свойства низкотемпературной плазмы и методы ее диагностики. - Новосибирск: Наука, 1977. - С. 138-176.

68. Полак Л.С. Исследование взаимодействия частиц порошка с потоком плазмы в сопле / Л.С. Полак, Н.С. Суворов // Физика и химия обработки материалов. - 1969. - №2. - С.13-24.

69. Попов В.Ф. Ионно-лучевые установки. - Л.: Энергоатомиздат, 1981. -

136 с.

70. Принципы моделирования структуры композиционных пористых покрытий / В.М. Таран, А.В. Лясникова, И.П. Гришина, О. А. Дударева, О. А. Мар-келова // Полимерные композиты и трибологии : сб. тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Гомель, 2017. - С. 210.

71. Программа для статистического моделирования пористой структуры плазменнонапыленных покрытий: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014618246 РФ / А.В. Лясникова, В.М. Таран, О.А. Мар-келова, О.А. Дударева, И.П. Гришина; правообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» - № 2014615845; заявл. 17.06.2014; опубл. 13.08.2014.

72. Программа для расчета времени заполнения пористого покрытия жидким веществом: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015662313 РФ / А.В. Лясникова, О.А. Маркелова, В.Н. Лясников, О.А. Дударева; правообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» - № 2015619107; заявл. 30.09.2015; опубл. 19.11.2015.

73. Программа для расчета режимов электроплазменного напыления пористых покрытий и режимов их последующей импрегнации жидкими вещества-

ми: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017615573 РФ / А.В. Лясникова, О. А. Маркелова, И.П. Гришина, О. А. Дударева, В.Н. Лясников; правообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» - № 2016663410; заявл. 08.12.2016; опубл. 18.05.2017.

74. Программа для определения режимов электроплазменного напыления наноструктурированных композитных покрытий, обладающих определенной адгезионной прочностью: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018610957 РФ / А.В. Лясникова, О.А. Маркелова, И.П. Гришина, О. А. Дударева, В.Н. Лясников; правообладатель «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» - № 2017662059; заявл. 23.11.2017; опубл. 19.01.2018.

75. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования / В.М. Таран, С.М. Лисовский, А.В. Лясникова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Е. Баумана, 2005. - 256 с.

76. Протасова Н.В., Дударева О.А. Выбор параметров покрытий и технологических режимов при электроплазменном напылении / Н.В. Протасова, О.А. Дударева // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2011. - № 1 (53). - С. 85-88.

77. Протасова Н.В. Технологическое обеспечение качества плазменных покрытий на основе применения комбинированных физико-технических методов активации поверхности / Н.В. Протасова, В.М. Таран, А.В. Лясникова, О.А. Дударева, И.П. Гришина. - М.: Спецкнига, 2012. - 354 с.

78. Пузряков А.Ф. Перспективные направления исследований газотермических технологий нанесения покрытий / А.Ф. Пузряков // Сварочное производство. - 2010. - №7. - С. 18-24.

79. Разработка автоматизированного комплекса для адаптивного проектирования и управления плазменным процессом получения пористых покрытий / В.М. Таран, А.В. Лясникова, В.Н. Лясников, О.А. Дударева, О.А. Маркелова // Вопросы электротехнологии. - 2014. - №1 (2). - С.104-112.

80. Радюк А.Г. Создание и исследование газопламенных покрытий на меди с использованием термической обработки в защитной среде / А.Г. Радюк, А.Е. Титлянов // Технология металлов. - 2011. - №5. - С. 40-44.

81. Радюк А.Г. Создание и исследование диффузионных слоев на основе меди с использованием смесей газопламенных покрытий / А.Г. Радюк, А.Е. Титлянов, Л.М. Глухов // Технология металлов. - 2010. - №9. - С. 37-40.

82. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980. - 415с.

83. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств. Под общей редакцией М.Ф. Михалева. - Л.: Машиностроение ленинградское отделение, 1984. - 301 с.

84. Рыкалин Н.Н. Теплофизика плазменного напыления, наплавки, резки и сфероидизации / Н.Н. Рыкалин, И. Д. Кулагин, М.Х. Шоршоров и др. - М.: Наука, 1973. - С. 66-84.

85. Солоненко О.П. Совместный физический и вычислительный эксперимент и проблемы плазмодинамики дисперсных струйных систем // Гидромеханика и тепломассообмен в технологии получения материалов / Под ред. В.С. Авду-евского и В.И. Полежаева. - М.: Наука, 1990. - С. 224-239.

86. Солоненко О.П. Теплофизика и гидродинамика взаимодействия расплавленной частицы с основой при газотермическом нанесении покрытий / О.П. Солоненко, А.И. Федорченко // Тр. совещ. «Теоретические и экспериментальные проблемы взаимодействия частиц с поверхностью». - Киев: ИСМ АН УССР,

1988. - С. 15-25.

87. Статистическое моделирование движения жидкого лекарственного вещества в пористых биокомпозиционных покрытиях / А.В. Лясникова, В.М. Таран, О.А. Маркелова, О.А. Дударева, И.П. Гришина // Конструкции из композиционных материалов. - 2014. - № 4 (136). - С. 34-39.

88. Сурис А.Л. Плазмохимические процессы и аппараты. - М.: Химия,

1989. - 304 с.

89. Таран В.М. Автоматизация измерения прочности сцепления покрытия с основой применительно к изделиям сетчатой структуры / В.М. Таран, А.В. Лясникова, Р.С. Великанов // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2010. - № 3 (48). - С. 90-94.

90. Таран В.М. Моделирование нечетких знаний при исследовании ваку-умно-плазменных технологий / В.М. Таран, С.М. Лисовский, Д.В. Мерин и др. Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: Сб. тр. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1997. - С.5-12.

91. Таран В.М. Оборудование для плазменной обработки материалов изделий электронной техники / В.М. Таран. В.И. Орлов // М.: Обзоры по электронной технике. - 1987. - Вып. 16. Сер. 7. - С. 50-55.

92. Таран В.М. Система адаптивного проектирования вакуумно-плазменных технологий и автоматизированного оборудования / В.М. Таран, С.М. Лисовский // Управляющие и вычислительные комплексы в машиностроении и приборостроении: Сб. тр. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1999. - С. 96-99.

93. Таран В.М. Системный подход к проектированию вакуумно-плазменных технологий и оборудования с использованием методов искусственного интеллекта / В.М. Таран, С.М. Лисовский, Д.В. Мерин и др. // Проектирование и технологическая диагностика автоматизированных комплексов: Сб. тр. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та. - 1997. - с.61-69.

94. Теоретические основы разработки плазменных технологий и оборудования: монография / В.М. Таран, А.В. Лясникова, О. А. Дударева, И.П. Гришина, О. А. Маркелова. - Днепропетровск: ФОП Середняк Т.К, 2014. - 880 с.

95. Теория термической электродуговой плазмы. Ч.2.нестационарные процессы и радиационный теплообмен в термической плазме / Под. ред. М.Ф. Жукова, А.С. Коротеева. - Новосибирск: Наука, 1987. - С.212-270.

96. Углов А. А. Высококонцентрированные источники тепла в обработке неорганических материалов // Физика и химия обработки материалов. - 1976. -№3. - С. 3-15.

97. Углов А. А. Нагрев дисперсного материала в неизотермическом потоке газа / А.А. Углов, С.С. Ермаков, А.М. Шмаков, Е.М. Иванов // Физика и химия обработки материалов. - 1984. - № 2. - С. 35-40.

98. Урюков Б.А. Проблемы взаимодействия частиц с поверхностью // Теоретические и экспериментальные проблемы взаимодействия частиц с поверхностью. - Киев: ИСМ АН УССР, 1988. - С. 4-14.

99. Фролов В. А. Влияние состава плазменного газа на свойства покрытий при атмосферном напылении / В. А. Фролов, Б.В. Рябенко, А.О. Митин // Технология машиностроения. - 2011. - №9. - С. 46-49.

100. Фролов В.А. Напыление покрытий с подачей в плазменную струю водных растворов различных соединений / В.А. Фролов, В.А. Поклад, Б.В. Рябенко, Д.Л. Козлов, А.В. Зимарева // Технология машиностроения. - 2010. - №9. - С. 37-40.

101. Харламов Ю.А. Влияние скорости и температуры частиц на динамику и теплофизику их взаимодействия с поверхностью детали при газотермическом нанесении покрытий // Теоретические и экспериментальные проблемы взаимодействия частиц с поверхностью. - Киев: ИСМ АН УССР, 199. - С. 25-33.

102. Хромов В.Н. Повышение микротвердости покрытий при газоплазменном напылении / В.Н. Хромов, В.Н. Коренев, В.В. Барабаш // Сварочной производство. - 2010. - №7. - С. 23-28.

103. Хромов В.Н. Физико-механические свойства покрытий при напылении водородно-кислородным пламенем / В.Н. Хромов, В.Н. Корнеев, В.В. Бара-баш // Сварочное производство. - 2011. - №2. - С. 40-42.

104. Цветков Ю.В. Низкотемпературная плазма в процессах восстановления / Ю.В. Цветков, С.А. Панфилов. - М.: Наука, 1980. - 359 с.

105. Шоршоров М.Х. Состояние и перспективы развития нанесения покрытий распылением / М.Х. Шоршоров, В.В. Кудинов, Ю.А. Харламов // Физика и химия обраб. материалов. - 1977. - № 5. - С. 13-24.

106. Юдаев Б.Н. Теплообмен при взаимодействии струй с преградами / Б.Н. Юдаев, М.С. Мизайлов, В.К. Савин. - М.: Машиностроение, 1977. - 247 с.

107. Comprehensive characterization of plasma-sprayed coatings based silver-and copper-substituted hydroxyapatite/ A.V. Lyasnikova, O.A. Markelova, O.A. Dudareva, V.N. Lyasnikov, A.P. Barabash, S.P. Shpinyak // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 2016. - Vol. 55(5-6). - P.328-333.

108. Astrand P., Engquist B., Anzen B., Bergendal T., Hallman M., Karlsson U., Kvint S., Lysell L., Rundcrantz T. Nonsubmerged and submerged implants in the treatment of the partially edentulous maxilla // Clin. Implant Dent Relat Res. 2002. - Vol. 4. P. 115-127.

109. Buser D., Broggini N., Wieland M., Schenk R.K., Denzer A.J., Cochran D.L., et al. Enhanced bone apposition to achemically modified SLA titanium surface // J. Dent. Res. - 2004. - Vol. 83. - P. 529-33.

110. Becker W., Becker B.E., Ricci A., Bahat O., Rosenberg E., Rose L.F.,et al. A prospective multicenter clinical trial comparing one- and two-stage titanium screw-shaped fixtures withone-stage plasma-sprayed solid-screw fixtures // Clin. Implant. Dent. Relat. Res. - 2000. - Vol. 2. - P. 159-165.

111. Cochran D.L., Schenk R.K., Lussi A., Higginbottom F.L., Buser D. Bone response to unloaded and loaded titanium implantswith a sandblasted and acid-etched surface: a histometricstudy in the canine mandible // J. Biomed. Mater. Res. - 1998. -Vol. 40. - P. 1-11.

112. Gotfredsen K., Wennerberg A., Johansson C., Skovgaard L.T., Hjorting-Hansen E. Anchorage of TiO2-blasted, HA-coated,and machined implants: an experimental study withrabbits // J. Biomed. Mater. Res. - 1995. - Vol. 29. -P. 1223-31.

113. Khadra M., Lyngstadaas S.P., Haanaes H.R., Mustafa K. (2005) Effect of laser therapy on attachment, proliferation and differentiation of human osteoblast-like cells cultured on titanium implant material. Biomaterials. 2005. - Vol. 26(3503). - P. 3509.

114. Mathematical Modeling of Stress in Plasma Coatings Used in Medicine / A.V. Lyasnikova, V.M. Taran, O.A. Markelova, O.A. Dudareva, I.P. Grishina // Biomedical Engineering. - 2013. - Vol.47, No.3. - 142-145.

115. Massaro C, Rotolo F, De Riccardis F, Milella E, Napoli A,Wieland M, et al. Comparative investigation of the surfaceof commercial titanium dental implants. Part 1: chemicalcomposition. J. Mater Sci Mater Med. - 2002. Vol. 13 (535) - P. 48.

116. Modelling of the process of formation of nanoporous structure of plasma coatings / A.V. Lyasnikova, V.M. Taran, N.V. Protasova, O.A. Dudareva, O.A. Markelova // 6th International Conference on «Materials Science and Condensed Matter Physics». - Chisinau, Elan Poligraf. 2012 - P. 215.

117. Modeling of the strength properties of plasma coatings \A.V. Lyasnikova, V.M. Taran, O.A. Markelova, O.A. Dudareva, I.P. Grishina\\Innovative technologies in the manufacture and in higher education: International scientific and technical conference. - 2013. - Andijan, Uzbekistan. - 2013. - P. 88-91.

118. Novaes Jr. A.B., Papalexiou V., Grisi M.F., Souza S.S., Taba Jr. M., Kajiwara J.K. Influence of implant microstructure on theosseointegration of immediate implants placed inperiodontally infected sites. // A histomorphometric study indogs. Clin. Oral Implants Res. - 2004. - Vol. 15. - P. 34-43.

119. Papalexiou V., Novaes Jr. A.B., Grisi M.F., Souza S.S., Taba Jr. M., Kajiwara J.K. Influence of implant microstructure on thedynamics of bone healing around immediate implantsplaced into periodontally infected sites. // A confocal laser scanning microscopic study. Clin. Oral Implants Res. - 2004. - Vol. 5. - P. 44-53.

120. Rocci A., Martignoni M., Gottlow J. Immediate loading ofBranemark System TiUnite and machined-surface implantsin the posterior mandible: a randomized open-endedclinical trial // Clin Implant Dent Relat. Res. 2003. - Vol. 5. - P. 57-63.

121. Ruzbarsky J. Plasma and Thermal Spraying / J. Ruzbarsky, A. Panda. Springer, 2017. - 110 p.

122. Statistical modeling of the porous structure of plasma coatings \A.V. Lyasnikova, V.M. Taran, O.A. Markelova, O.A. Dudareva, I.P. Grishina\\Innovative technologies in the manufacture and in higher education: International scientific and technical conference. - 2013. - Andijan, Uzbekistan. - P. 86-88.

123. Snauwaert K., Duyck J., van Steenberghe D., Quirynen M., Naert I. Time dependent failure rate and marginal bone loss of implant supported prostheses: a 15-year follow-up study. 2000. - Clin Oral Investig. - P. 13-20.

124. Sul Y.T., Johansson C.B., Roser K., Albrektsson T. Qualitativeand quantitative observations of bone tissue reactions toanodised implants // Biomaterials. - 2002. - Vol. 23. - P. 1809-17.

125. Tanya. J. Levingstone Optimisation of Plasma Sprayed Hydroxyapatite Coatings. Ph. D, Dublin City University, Ireland. - 2008. - 256 p.

126. Wennerberg A., Hallgren C., Johansson C., Danelli S. Ahistomorphometric evaluation of screw-shaped implantseach prepared with two surface roughnesses // Clin. Oral. Implants. Res. - 1998. - Vol. 9. - P. 11-19.

127. Yokoyama K., Ichikawa T., Murakami H., Miyamoto Y., Asaoka K. Fracture mechanisms of retrieved titanium screw threadin dental implants // Biomaterials. -2002. - Vol. 23. - P. 2459-65.

128. Zhao G., Schwartz Z., Wieland M., Rupp F., Geis-Gerstorfer J., Cochran D.L., et al. High surface energy enhances cellresponse to titanium substrate microstructure // J. Biomed. Mater. Res. A. - 2005. - Vol. 74. - P. 49-58.

129. Zinger O, Anselme K, Denzer A, Habersetzer P, Wieland M,Jeanfils J, et al. Time-dependent morphology and adhesionof osteoblastic cells on titanium model surfaces featuringscale-resolved topography. Biomaterials. - 2004. - Vol. 25 (2695) -P. 711.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимой общей пористости покрытия

с учетом дистанции напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона от необходимой общей пористости покрытия с учетом дистанции напыления:

П2 П2 ' П

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 5

Стандартная ошибка = 20,5933459808173

'У

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,9151828203

Таблица А.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка 1;-критерий Вероятность (1)

а 515,9022 228,2994 2,259761 0,10895

Ь -4,44937 2,070503 -2,14893 0,12083

с -9003,5 15134,78 -0,59489 0,5938

а 0,01 0,007 1,744081 0,17949

е 139340,9 230738,3 0,603892 0,58852

I 104,2382 46,69409 2,232363 0,11175

Таблица А.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма квад- Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы ратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 13727,74 2745,548 6,474 0,07757

сия

Ошибка 3 1272,258 424,0859

Всего 8 15000

Рисунок А.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимой общей по-

ристости покрытия (П) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение Б

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор менее 2 мкм с учетом дистанции

напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемым процентным содержанием относительного количества пор менее 2 мкм:

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 11

Стандартная ошибка = 10,9270827808928

'У

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,9761197724

Таблица Б.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка ^критерий Вероятность (1)

а 416,2508 34,93112 11,91633 0,00127

Ь -64,3683 1003,121 -0,06417 0,95287

с -11626,6 11094,69 -1,04794 0,37165

ё 46955,28 34389 1,365416 0,26549

е -0,003 0,642249 -0,00589 0,99567

/ -0,0006 0,003 -0,1916 0,86029

Таблица Б.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма квад- Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы ратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 14641,8 2928,359 24,52539 0,01226

сия

Ошибка 3 358,2034 119,4011

Всего 8 15000

Рисунок Б.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор менее 2 мкм

(П2) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение В

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером 2-40 мкм с учетом дистанции напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемым процентным содержанием относительного количества менее пор размером 2-40 мкм:

I = а + Ь • П3 + с • Ь + й • П32 + е • Ь2 + ' • Ь • П3.

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 1

Стандартная ошибка = 42,0884454673846

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,6457125516 Таблица В.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка 1;-критерий Вероятность (1)

а -1154,37 885,157 -1,30415 0,28322

Ь 52,5292 30,45087 1,725047 0,18298

с 2,897023 4,739264 0,611281 0,58422

а -0,42006 0,272134 -1,54359 0,22038

е 0,005 0,372611 0,73421

г -0,07 -1,05524 0,36878

Таблица В.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма квад- Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы ратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 9685,688 1937,138 5,39354 0,50289

сия

Ошибка 3 5314,312 1771,437

Всего 8 15000

Рисунок В.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером 2-40 мкм (П3) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение Г

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером более 40 мкм с учетом дистанции напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемым процентным содержанием относительного количества менее пор размером более 40 мкм:

1 = а + Ъ• 1п(П4) + с^Ь + $Лп (П4)2 + е^12+'Лп (П4) • I.

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации = 10

Количество выполненных нелинейных итераций = 1

Стандартная ошибка = 18,5191676011578

'у

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,9314080863

Таблица Г.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка ^критерий Вероятность (1)

а 374,0085 321,8606 1,16202 0,32927

Ь 75,68035 251,3856 0,301053 0,78303

с -0,7719 2,176197 -0,3547 0,74628

а -19,1204 43,81518 -0,43639 0,69205

е 0,008 0,00556 1,491628 0,2326

г -0,22284 0,490206 -0,45457 0,68029

Таблица Г.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы квадратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 13971,12 2794,224 8,147387 0,05728

сия

Ошибка 3 1028,879 342,9596

Всего 8 15000

Рисунок Г.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого процентного содержания относительного количества пор размером более 40 мкм (П4) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение Д

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения микротвердости покрытия с учетом дистанции напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемой микротвердостью:

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 7

Стандартная ошибка = 48,8371667615788

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,681990819

Таблица Д.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка ^критерий Вероятность (1)

а 130090,8 814434,7 0,159731 0,88777

Ь -126602 743740,8 -0,17022 0,8805

с 48573,53 270195,2 0,179772 0,8739

а -9185,76 48816,83 -0,18817 0,86811

е 857,4115 4386,512 0,195465 0,86309

/ -31,6279 156,8328 -0,20167 0,85883

ё 0,961761 0,651402 1,476446 0,27784

Таблица Д.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы квадратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 6 10229,86 1704,977 5,714854 0,6828

сия

Ошибка 2 4770,138 2385,069

Всего 8 15000

Рисунок Д.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого значения микротвердости покрытия (Н) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение Е

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения адгезионной прочности покрытия с учетом дистанции напыления

Регрессионная зависимость для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемой адгезионной прочностью:

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 2

Стандартная ошибка = 20,7225613894193

'у

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,9141150899

Таблица Е.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка 1-критерий Вероятность (1)

а 745,0405 357,3774 2,084744 0,12842

Ь -64,9046 62,75588 -1,03424 0,37709

с -7,08669 2,941535 -2,40918 0,09509

а 2,081677 2,520251 0,82598 0,46937

е 0,00949 0,00736 1,290091 0,28746

/ 0,68801 0,243099 2,830163 0,06618

Таблица Е.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы квадратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 13711,73 2742,345 6,386093 0,07896

сия

Ошибка 3 1288,274 429,4246

Всего 8 15000

Рисунок Е.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнози-

руемого значения адгезионной прочности покрытия (а) с учетом дистанции напыления (Ь)

Приложение Ж

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения шероховатости покрытия с учетом дистанции напыления

Основные коэффициенты регрессионной зависимости для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемой шероховатостью: I = а + Ъ • Яа + с • Яа2 + $• Яа3 + е • I + ' • I2.

Количество наблюдений = 9

Алгоритм решения: нелинейный

Предел нелинейной итерации = 250

Предел расходящейся нелинейной итерации =10

Количество выполненных нелинейных итераций = 1

Стандартная ошибка = 19,0714305021207

Коэффициент множественной детерминации (Я2) = 0,9272561077

Таблица Ж.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка 1-критерий Вероятность (1)

а 1741,562 1101,507 1,581073 0,212

Ь -646,567 581,3129 -1,11225 0,34714

с 107,0323 96,56535 1,108393 0,34856

а -6,20286 5,156174 -1,203 0,31526

е -2,63669 1,530924 -1,72229 0,18349

г 0,0215 0,009 2,386785 0,09702

Таблица Ж.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы квадратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 5 13908,84 2781,768 7,648115 0,06231

сия

Ошибка 3 1091,158 363,7195

Всего 8 15000

Рисунок Ж.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого значения шероховатости покрытия (Ка) с учетом дистанции

напыления (Ь)

Приложение И

Зависимость тока дуги плазмотрона от необходимого прогнозируемого значения краевого угла смачивания с учетом дистанции напыления

Основные коэффициенты регрессионной зависимости для определения тока дуги плазмотрона для покрытий с прогнозируемой гидрофильностью (краевым углом смачивания):

1 = а + Ьа + са2 + $а3 + еа4 + '^Ь + д^Ь2. Количество наблюдений = 9 Алгоритм решения: нелинейный Предел нелинейной итерации = 250 Предел расходящейся нелинейной итерации =10 Количество выполненных нелинейных итераций = 2 Стандартная ошибка = 25,7765596834653

'у

Коэффициент множественной детерминации (Я ) = 0,9114091961

Таблица И.1 - Переменные регрессии

Переменная Значение Стандартная ошибка ^критерий Вероятность (1)

а 20063,35 28751,6 0,697817 0,55751

Ь -1131,97 1794,613 -0,63076 0,59267

с 24,0224 41,27011 0,582077 0,61939

а -0,22316 0,414621 -0,53823 0,64431

е 0,0007 0,001 0,498248 0,66771

I -1,74776 2,321054 -0,753 0,53002

к 0,0134 0,0126 1,062957 0,39917

Таблица И.2 - Таблица отклонений

Показа- Число степеней Сумма квад- Ср.кв.отклон Б- Вероят-

тель свободы ратов ение критерий ность (Б)

Регрес- 6 13671,14 2278,523 3,429284 0,24292

сия

Ошибка 2 1328,862 664,431

Всего 8 15000

Рисунок И.1 - Зависимость тока дуги плазмотрона (I) от необходимого прогнозируемого значения краевого угла смачивания (а) с учетом дистанции

напыления (Ь)

Акт внедрения в ООО НПФ «Кварц»

квШэт

ООО НПФ «Кварц» 410005, г. Саратов, ул. Большая Садовая, д. 239 Тел.:[phone] Факс: [phone] E-mail: [e-mail]

АКТ

об использовании на предприятии результатов научных исследований, полученных в ходе выполнения кандидатской диссертации Маркеловой Ольги Анатольевны «Разработка электротехнологического процесса формирования плазменных покрытий с заполняемой жидкими компонентами пористой структурой»

Комиссия в составе: директора ООО НПФ «Кварц» Ероклинцева B.H., начальника производства ООО НПФ «Кварц» Красовского A.B., ассистента кафедры МБП СГТУ имени Гагарина Ю.А. Маркеловой O.A. составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Разработка электротехнологического процесса формирования плазменных покрытий с заполняемой жидкими компонентами пористой структурой», представленной Маркеловой O.A. на соискание ученой степени кандидата технических наук, внедрены в производственный процесс ООО НПФ «Кварц».

Обработке подвергались функциональные элементы ретракторов различного назначения с целью придания им антимикробных свойств. При формировании покрытия использовались следующие технологические режимы электроплазменного напыления: ток дуги при напылении подслоя порошка титана -- 350 А, напряжение - 30 В, дистанция напыления порошка титана - 150 мм, дисперсность порошка титана до 150 мкм; ток при напылении порошка гидроксиапатита - 350 А, напряжение - 30 В, дистанция напыления - 100 мм, дисперсность порошка гидроксиапатита до 90 мкм. Пропитка покрытия осуществлялась 3% раствором повиаргола в воде с наложением УЗ колебаний при следующих технологических режимах: продолжительность пропитки - 120 с, частота УЗ колебаний - 22 кГц.

Техническим результатом внедрения является повышение качества изготавливаемой продукции путем придания поверхностям ретракторов антисептических свойств, что достигается формированием методом плазменного напыления пористого покрытия с последующей ультразвуковой пропиткой жидким компонентом, содержащим частицы серебра.

Ероклинцев В.Н.

Красовский A.B. Маркелова O.A.