Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления
Выполнены эксперименты по нанесению покрытий из TiO₂ с использованием в качестве напыляемого материала водной суспензии TiO₂ с содержанием наноразмерных частиц TiO₂ в количестве 15 мас. %. Эксперименты проведены с применением метода высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления (уста...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102965 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, М.В. Коломыцев, Е.К. Кузьмич-Янчук, А.Ю. Туник, О.Н. Козарук, В.А. Ярошенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 12 (692). — С. 47-49. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-102965 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Коломыцев, М.В. Кузьмич-Янчук, Е.К. Туник, А.Ю. Козарук, О.Н. Ярошенко, В.А. 2016-06-13T05:02:26Z 2016-06-13T05:02:26Z 2010 Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, М.В. Коломыцев, Е.К. Кузьмич-Янчук, А.Ю. Туник, О.Н. Козарук, В.А. Ярошенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 12 (692). — С. 47-49. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102965 621.793.7 Выполнены эксперименты по нанесению покрытий из TiO₂ с использованием в качестве напыляемого материала водной суспензии TiO₂ с содержанием наноразмерных частиц TiO₂ в количестве 15 мас. %. Эксперименты проведены с применением метода высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления (установка «Киев-С»). Толщина полученных покрытий составляет 80±12 мкм. В процессе напыления соотношение содержания фаз «анатаз–рутил» изменяется с 79/21 (в порошке) до 31/69 (в покрытии). Experiments on deposition of TiO₂ coatings with the TiO₂ water suspension containing 15 wt. % of the nanosized TiO₂ particles used as a spraying material were carried out. The experiments were conducted by the high-velocity air-gas plasma spraying method (unit «Kiev-S»). Thickness of the deposited coatings was 80±12 μm. The anatase/rutile content ratio varied during the spraying process from 79/21 (in powder) to 31/69 (in coating). ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Краткие сообщения Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления Producing of TiO₂ coatings of suspension using the method of high-speed air-gas plasma spraying Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| spellingShingle |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Коломыцев, М.В. Кузьмич-Янчук, Е.К. Туник, А.Ю. Козарук, О.Н. Ярошенко, В.А. Краткие сообщения |
| title_short |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| title_full |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| title_fullStr |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| title_full_unstemmed |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| title_sort |
получение покрытий tio₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления |
| author |
Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Коломыцев, М.В. Кузьмич-Янчук, Е.К. Туник, А.Ю. Козарук, О.Н. Ярошенко, В.А. |
| author_facet |
Борисов, Ю.С. Борисова, А.Л. Коломыцев, М.В. Кузьмич-Янчук, Е.К. Туник, А.Ю. Козарук, О.Н. Ярошенко, В.А. |
| topic |
Краткие сообщения |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| publishDate |
2010 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Producing of TiO₂ coatings of suspension using the method of high-speed air-gas plasma spraying |
| description |
Выполнены эксперименты по нанесению покрытий из TiO₂ с использованием в качестве напыляемого материала
водной суспензии TiO₂ с содержанием наноразмерных частиц TiO₂ в количестве 15 мас. %. Эксперименты
проведены с применением метода высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления (установка
«Киев-С»). Толщина полученных покрытий составляет 80±12 мкм. В процессе напыления соотношение содержания
фаз «анатаз–рутил» изменяется с 79/21 (в порошке) до 31/69 (в покрытии).
Experiments on deposition of TiO₂ coatings with the TiO₂ water suspension containing 15 wt. % of the nanosized TiO₂
particles used as a spraying material were carried out. The experiments were conducted by the high-velocity air-gas
plasma spraying method (unit «Kiev-S»). Thickness of the deposited coatings was 80±12 μm. The anatase/rutile content
ratio varied during the spraying process from 79/21 (in powder) to 31/69 (in coating).
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/102965 |
| citation_txt |
Получение покрытий TiO₂ из суспензии методом высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления / Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, М.В. Коломыцев, Е.К. Кузьмич-Янчук, А.Ю. Туник, О.Н. Козарук, В.А. Ярошенко // Автоматическая сварка. — 2010. — № 12 (692). — С. 47-49. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT borisovûs polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT borisovaal polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT kolomycevmv polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT kuzʹmičânčukek polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT tunikaû polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT kozarukon polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT ârošenkova polučeniepokrytiitio2izsuspenziimetodomvysokoskorostnogovozdušnogazovogoplazmennogonapyleniâ AT borisovûs producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT borisovaal producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT kolomycevmv producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT kuzʹmičânčukek producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT tunikaû producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT kozarukon producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying AT ârošenkova producingoftio2coatingsofsuspensionusingthemethodofhighspeedairgasplasmaspraying |
| first_indexed |
2025-11-26T02:05:51Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:05:51Z |
| _version_ |
1850607562447126528 |
| fulltext |
УДК 621.793.7
ПОЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ TiO2 ИЗ СУСПЕНЗИИ
МЕТОДОМ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ВОЗДУШНО-ГАЗОВОГО
ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ
Ю. С. БОРИСОВ, А. Л. БОРИСОВА, доктора техн. наук, М. В. КОЛОМЫЦЕВ, Е. К. КУЗЬМИЧ-ЯНЧУК, инженеры,
А. Ю. ТУНИК, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
О. Н. КОЗАРУК, В. А. ЯРОШЕНКО, инженеры (ТО ООО НПП «Микрон», г. Черкассы)
Выполнены эксперименты по нанесению покрытий из TiO2 с использованием в качестве напыляемого материала
водной суспензии TiO2 с содержанием наноразмерных частиц TiO2 в количестве 15 мас. %. Эксперименты
проведены с применением метода высокоскоростного воздушно-газового плазменного напыления (установка
«Киев-С»). Толщина полученных покрытий составляет 80±12 мкм. В процессе напыления соотношение содержания
фаз «анатаз–рутил» изменяется с 79/21 (в порошке) до 31/69 (в покрытии).
К л ю ч е в ы е с л о в а : диоксид титана, суспензия, покры-
тие, плазменное напыление, фазовый состав, структура
Одним из новых направлений в развитии метода
газотермического напыления покрытий является
использование в качестве исходного материала
суспензий, состоящих из жидкой фазы и высоко-
дисперсного (вплоть до наноразмерного) порошка
материала покрытия. Это позволяет заменять
пневмотранспорт порошков в зону напыления,
жидкостным транспортом и избежать таких проб-
лем, как плохая сыпучесть, склонность к агломе-
рированию мелкодисперсных порошков, и фор-
мировать тонкие (до 1 мкм и менее) слои напы-
ленного покрытия, в том числе с наноразмерной
структурой [1, 2]. К настоящему времени накоп-
лен опыт экспериментальных работ по получению
покрытий из оксидов (Al2O3–TiO2, ZrO2, TiO2),
карбидов (WC–Co) [2]. Для напыления суспензий
используют технологии плазменного и газопла-
менного напылений [2]. В качестве жидкой среды
применяют воду и этиловый спирт.
Наибольшее внимание исследователей прив-
лекло нанесение покрытий с применением сус-
пензии TiO2, что связано с фотокаталитическими
свойствами TiO2-покрытия и перспективами его
применения для очистки воздуха (например, от
ацетилальдегида, аммиака, оксидов азота и др.),
воды (от фенолов и т. п.) [3, 4]. Показано также,
что нанокристаллический пористый слой TiO2,
формирующийся при плазменном напылении сус-
пензии TiO2, может быть использован при изго-
товлении солнечных батарей нового типа (батареи
Гретцеля), обладающих повышенным коэффици-
ентом полезного действия (10…11 %) [5].
В качестве исходного материала для нанесения
покрытий из TiO2 использовали водную суспен-
зию с содержанием наноразмерных частиц оксида
TiO2 в количестве 15 мас. %.
Методом РСФА установлено, что порошок
TiO2 (рис. 1), входящий в состав суспензии, со-
держит 79 мас. % анатаза (тетрагональная решет-
ка с размерами элементарной ячейки a = 0,3798,
c = 0,9532 нм) и 21 мас. % рутила (тетрагональная
решетка с размерами элементарной ячейки a =
= 0,4595, c = 0,2955 нм).
Оценка областей когерентного рассеяния для
анатаза 7,6 и рутила 24 нм указывает на нанодис-
персность исходных частиц.
При исследовании порошка на растровом элек-
тронном микроскопе установлено, что частички
TiO2 с размером около 100…200 нм образуют
конгломераты до 1…1,5 мкм.
Для равномерного распределения частиц по-
рошка в суспензии перед напылением проводили
ее ультразвуковую обработку на установке УЗ-
ДН-А в течение 5…7 мин. Этого было достаточно
для сохранения однородности суспензии на про-
© Ю. С. Борисов, А. Л. Борисова, М. В. Коломыцев, Е. К. Кузьмич-Янчук, А. Ю. Туник, О. Н. Козарук, В. А. Ярошенко, 2010
Рис. 1. Рентгенограмма частиц TiO2 в исходной суспензии: 1 —
рутил; 2 — анатаз
12/2010 47
тяжении нескольких часов и обеспечения равно-
мерности подачи ее в плазменную струю.
Покрытия из суспензии TiO2 получали с по-
мощью метода высокоскоростного воздушно-га-
зового плазменного напыления с использованием
модернизированной установки «Киев-С».
Для транспортировки суспензии в плазменную
струю использовали воздушный компрессор, ко-
торый создавал подпорное давление сжатым воз-
духом в резервуаре с суспензией. Перед поджигом
плазменной струи сжатый воздух под небольшим
давлением по отдельной магистрали подавали в
инжектор для обдува сопла подачи суспензии.
После поджига плазменной струи и выхода ра-
боты плазмотрона на режим напыления начинали
подачу суспензии с малого давления подпорного
газа и одновременно прекращали подачу сжатого
воздуха на обдув сопла инжектора. Далее выхо-
дили на режим давления подпорного газа, когда
струя суспензии полностью смешивалась с плаз-
менной струей, не нарушая ее осевой стабиль-
ности. Суспензию подавали под срез сопла плаз-
мотрона на расстоянии 10 мм под углом 10° нав-
стречу потоку плазменной струи. Диаметр сопла
инжектора составлял 0,5 мм.
Технологические параметры работы установки
после выхода на режим напыления были следу-
ющими: I = 250 А, U = 290 В, L = 120 мм, расход
плазмообразующего газа составлял 18 м3/ч, дав-
ление подпорного газа (воздух) — 3,5 атм. Пок-
рытия наносили на образцы углеродистой стали
размером 16×16×3 мм.
В результате эксперимента получены однород-
ные равномерные по толщине покрытия без тре-
щин и отслоений от основы (рис. 2). Толщина
покрытия составляла 80±12 мкм, структура мел-
кодисперсная, сформированная из округлых коа-
гулированных частиц размером 6…17 мкм. Мик-
ротвердость покрытия невысокая — 1420±300
МПа, что, по-видимому, связано с невысокой ко-
гезионной прочностью покрытия.
В процессе напыления при нагреве порошка
плазменной струей в оксиде титана происходят
структурно-фазовые превращения, изменяется со-
отношение двух его основных модификаций —
рутила и анатаза. Так, содержание анатаза умень-
шается до 31 мас. %, а рутила возрастает до
69 мас. % по сравнению с исходным порошком
соответственно 79 и 21 мас. % (см. рис. 1). При
этом параметры решетки обеих фаз изменяются
незначительно: у рутила а = 0,4593 и с = 0,2942,
у анатаза — а = 0,3776 и с = 0,9491 нм. Анатаз
— это низкотемпературная модификация TiO2 и
при нагреве в температурном интервале
699…915 °С он переходит в рутил [6], поэтому
в процессе плазменного напыления содержание
рутила в покрытии увеличивается по сравнению
с исходным порошком.
Таким образом, установлена возможность фор-
мирования покрытий толщиной до 80…90 мкм в
Рис. 2. Морфология поверхности (а, б) и микроструктура
(в) плазменного покрытия, полученного из суспензии
TiO2
48 12/2010
результате высокоскоростного плазменного напы-
ления водной суспензии с порошком TiO2. Пос-
кольку каталитическая активность материала
такого покрытия зависит от содержания в нем
фазы анатаза, дальнейшее направление работы
связано с определением пути управления фазовым
составом TiO2-покрытия, полученного методом
плазменного напыления суспензии TiO2, и уста-
нов- ление влияния фазового состава покрытия
на его каталитическую активность или эффектив-
ность использования в составе солнечной батареи.
1. Напыление покрытий с подачей в плазменную струю вод-
ных растворов различных соединений / В. А. Фролов, В. А.
Поклад, Б. В. Рябенко и др. // Свароч. пр-во. — 2009. —
№ 9. — С. 47–50.
2. Parameters controlling liquid spraying solutions, solids or sus-
pensions / P. Fauchais, R. Etchart-Salas, V. Rat et al. // J.
Therm. Spray Technology. — 2008. — 17(1). — P. 31–59.
3. Comparative study on the photocatalytic behavior of titanium
oxide thermal sprayed coatings from powders and suspensions
/ F.-L. Toma, L. V. Berger, D. Jackuet et al. // J. Surface and
Coating Technology. — 2009. — 203. — P. 2150–2156.
4. Microstructure and environment functionalities of TiO2-sup-
ported photocatalysts obtained by suspension plasma spraying
/ F.-L. Toma, G. Bertrand, S. Begin et al. // Appl. Catal. B. —
2006. — 68. — P. 74–84.
5. Suspension plasma spraying of TiO2 for the manufacture of
photovoltaic cells / R. Vassen, Z. Yi, H. Kassner, D. Stover //
J. Surface and Coating Technology. — 2009. — 203. —
P. 2146–2149.
6. Физико-химические свойства окислов: Справочник. — М.:
Металлургия, 1969. — 456 с.
Experiments on deposition of TiO2 coatings with the TiO2 water suspension containing 15 wt. % of the nanosized TiO2
particles used as a spraying material were carried out. The experiments were conducted by the high-velocity air-gas
plasma spraying method (unit «Kiev-S»). Thickness of the deposited coatings was 80±12 μm. The anatase/rutile content
ratio varied during the spraying process from 79/21 (in powder) to 31/69 (in coating).
Поступила в редакцию 30.10.2009
ВЫСОКОТОЧНЫЙ РОБОТ ЭКОНОМИТ ВРЕМЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ. — С. 132–134
Фирма AMS (Германия) разработала уникальную уста-
новку для плазменной резки нержавеющей стали специально
для изготовления сосудов под давлением, ресиверов, тепло-
обменников, смесителей и других устройств емкостью от
нескольких миллилитров до ста тысяч литров массой до 20 т
и максимальным диаметром до 4 м, используемых во многих
отраслях промышленности.
К достоинствам установки относится возможность сок-
ращения времени вырезки контура днища резервуара и всех
требуемых в нем отверстий до четырех часов вместо двух
дней ручной работы, причем с точностью линии реза ±1 мм.
Точность реза существующих образцов аналогичного обору-
дования составляет 3…5 мм, что при последующих опера-
циях, например, после свертывания обечаек резервуара при-
водит к появлению в зоне стыка сопрягаемых листов щелей
или к короблению металла.
Кроме того, установка позволяет проводить резку нер-
жавеющей стали толщиной до 50 мм, в то время как боль-
шинство образцов существующего оборудования рассчитано
на резку стали толщиной до 25 мм. Установка обеспечивает
резку металла и вырезку отверстий не только по прямоли-
нейным, но и по криволинейным плоскостям, позволяет вы-
полнять разделку кромок для последующей операции сварки.
Разрезаемые листы могут быть размещены на двух сва-
рочных столах размером 4×4 м, а плазмотрон, закрепленный
на подвижном портале, имеет возможность вращения и пе-
ремещения по трем осям (по длине на 8 м, по ширине на 3 м
и на 1 м по высоте). При резке небольших изделий один
сварочный стол может быть использован для загрузки или
выгрузки деталей, в то время как на втором столе будет
проводиться операция резки. При необходимости обработки
крупногабаритных изделий два стола соединяются между
собой, что расширяет обрабатываемую поверхность до 4×8 м.
Плазмотрон снабжен щупом, перемещаемым пневмати-
ческим приводом, который контролирует пространственное
положение плазмотрона и позволяет проводить последующее
моделирование перемещения плазмотрона по сферическим,
коническим, полусферическим обрабатываемым плоскостям
По страницам журнала
«WELDING and CUTTING»,
2010, № 3
12/2010 49
|