Badania eksperymentalne nakładania powłok ceramicznych z materiałów utleniających się

• Autorzy: Rusowicz Artur
• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Materiały ceramiczne jak większość materiałów ulega procesowi utleniania się. Zjawisko to może być niezwykle niekorzystne z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej. Problem z utlenianiem szczególnie uciążliwy jest w przypadku nakładania powłok metodami plazmowymi, podczas których temperatura procesu jest bardzo wysoka co w naturalny sposób sprzyja utlenianiu się. W ramach badań postanowiono sprawdzić jak metoda natryskiwania plazmowego wpływa na właściwości nakładanej warstwy. Przebadano kilka metod natryskiwania, kontrolując utlenianie powłoki. W kolejnym kroku poszczególne powłoki poddawano badaniom diagnostycznym. Został określany stopień utleniania powłoki za pomocą rentgenowskiej analizy fazowej. Następnie przebadano właściwości mechaniczne otrzymanych powłok. Szczególną uwagę zwrócono na metodę natryskiwanie pod ciśnieniem atmosferycznym, z pierścieniową strugą ochronną. W ramach badań dokonano ukształtowania pierścieniowej strugi ochronnej zabezpieczającej przed utlenianiem materiał proszkowy, tworzący powłokę.

EN

Ceramic materials, like most materials, undergo the process of oxidation. This phenomenon can be extremely unfavorable from the point of view of mechanical strength. The problem with oxidation is particularly troublesome in the case of plasma coating, where the process temperature is very high, which naturally promotes oxidation. As part of the research, it was decided to check how the plasma spray method affects the properties of the applied layer. Several spraying methods have been tested to control the oxidation of the coating. In the next step, individual coatings were subjected to diagnostic tests. The degree of oxidation of the coating was determined by means of X-ray phase analysis. Then, the mechanical properties of the obtained coatings were tested. Particular attention was paid to the atmospheric pressure spraying method with an annular protective jet. In the research, an annular protective stream was shaped to protect the powder material forming the coating against oxidation.

Słowa kluczowe

PL

nakładanie powłok ceramicznych; ceramika; plazma

EN

applying ceramic coatings; ceramics; plasma

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 72, nr 2
• Strony: 23--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rusowicz Artur

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Zakład Chłodnictwa i Energetyki Budynku

Bibliografia

• 1. Kordus A.: Plazma własności i zastosowanie w technice. WNT Warszawa 1985.
• 2. Krall N.A., Trivelpiece A.W.: Fizyka plazmy. PWN 1979.
• 3. Ohmori A., Hirano S., Kamada K.: Spraying TiN by a Combined Laser and Low-Pressure Plasma Spray System. Journal of Thermal Spray Technology No. 2, Vol. 2, 1993.
• 4. Katalog: Przegląd technologii i urządzeń. Sulzer Metco, Westbury, NY, USA 1996.
• 5. Materiały z Seminarium Naukowo-technicznego: Nowoczesne materiały i technologie natryskiwania cieplnego, ich zastosowanie w przemyśle energetycznym, maszynowym i chemicznym. Katowice 1996.
• 6. Morel S.: Powłoki natryskiwane cieplnie. Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1997.
• 7. Podsiadło S.: Wytwarzanie proszków azotku krzemu i azotku glinu oraz spieków z azotku krzemu. Prace Naukowe PW Inżynieria Materiałowa z. 1 1995.
• 8. Podsiadło S.: Wytwarzanie proszków azotku krzemu i azotku glinu oraz spieków z azotku krzemu, cz. II. Prace Naukowe PW Inżynieria Materiałowa z. 3 1995.
• 9. Silicon nitride and sialons 3rd Edition. Elsevier Science Publisher Ltd., England 1993
• 10. Balat M., Olalde G., Lebrun M.: Comportement physico-chemique de matériaux céramiques á haute température sous air dissocié par plasma microonde. Colloque, supplément no 3, Vol. 1, Septembre 1992.
• 11. Blandenet O., Priem Th., Polak C.: Evaluation of submicron powders of titanium carbide/titanium nitride for thermal spraying. Journal of high temperature chemical processes. Colloque, supplément no 3, Vol. 1, Septembre 1992.
• 12. Chambon G., Trassy C., Vardelle M., Vardelle A., Fauchais P.: Investigations of WC-Co particles vaporization in a thermal plasma jet. Journal of high temperature chemical processes. Colloque, supplément no 3, Vol. 1, Septembre 1992.
• 13. Oczoś K.: Kształtowanie ceramicznych materiałów technicznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1996.
• 14. Samsonow G.W.: Nitridy. Naukowa Dumka Kijew 1969.
• 15. Podsiadło S.: Azotki. WNT Warszawa 1991.
• 16. Huczko A: Badania nad przemianami krzemu w strumieniu plazmy niskotemperaturowej. Praca doktorska Uniwersytet Warszawski, Warszawa 1977.
• 17. Brodowicz K., Mikoś M., Rusowicz A.: Opracowanie podstaw technologii wytwarzania warstw z azotków metodą natryskiwania plazmowego. Prace Naukowe PW Inżynieria Materiałowa z. 3 1995.
• 18. Brodowicz K., Mikoś M., Rusowicz A. i in.: Badanie przydatności powłok natryskiwanych plazmowo z azotku krzemu uzyskanego z przeprowadzonej syntezy. Prace Naukowe PW Inżynieria Materiałowa z. 6 1997.
• 19. Podsiadło S.: konsultacje ustne.
• 20. Chung F.M.: Quantitative interpretation of X-ray diffraction patterns of mixtures. J.Appl.Cryst., 7. 1974.
• 21. Mizera J.: konsultacje ustne.
• 22. Brodowicz K., Mikoś M., Rusowicz A.: Zastosowanie plazmy azotowej w natryskiwaniu powłok ceramicznych. Przegląd spawalnictwa 9’96.
• 23. Elsner J.W.: Turbulencja przepływów. PWN Warszawa 1987.
• 24. Rusowicz A.: Analiza wpływu stężenia tlenu w strudze plazmy przy natryskiwaniu powłok z proszków utleniających się. Praca doktorska Politechnika Warszawska, Warszawa 1999.
• 25. Perończyk J., Rusowicz A., Stefko A.: Regeneracja części maszyn poprzez natryskiwanie plazmowe powłok ceramicznych. Konferencja „Regeneracja’98”, Bydgoszcz 1998.
• 26. Brodowicz K., Rusowicz A., Mizera J., Pakieła Z.: Aplikacyjne natryskiwanie cieplne powłok na częściach maszyn. Prace Naukowe PW Inżynieria Materiałowa z. 12 2000.
• 27. Liangbo Sun, Qingjing Wei, Jian Fang, Chunfeng Liu, Jie Zhang: Brazing of porous Si3N4 ceramic to Invar alloy with a novel Cu–Ti filler alloy: Microstructure and mechanical properties, Ceramics International 47 (2) 2021, 2068-2076.
• 28. Chenglai Xin, Rong Yuan, Jiang Wu, Qingyuan Wang, Yanan Zhou: Fabrication and joining mechanism of Nano-Cu/Si3N4 ceramic substrates, Ceramics International 47 (3) 2021 3411-3420.
• 29. Jingbao Zhang, Jingjie Zhang, Guangchun Xiao, Zhaoqiang Chen, Mingdong Yi, Yubing Zhang, Chonghai Xu: Orentational effect of graphene on the friction and wear behavior of Si3N4/TiC based composite ceramic tool materials, Ceramics International 46 (3) 2020, 3550-3557.
• 30. Wenliang Zhang, Mingdong Yi, Guangchun Xiao, Jun Ma, Guangyong Wu, Chonghai Xu: Al2O3-coated h-BN composite powders and as-prepared Si3N4-based self-lubricating ceramic cutting tool material, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 71 2018, 1-7.
• 31. Jian Fang, Liangbo Sun, Qin Qi, Jie Zhang, Chunfeng Liu: Microstructure evolution and mechanical properties of porous Si3N4 and dense Si3N4 joints bonded using CaO–Li2O-Al2O3–SiO2 glass-ceramic, Journal of the European Ceramic Society 39 (15) 2019, 4545-4553.
• 32. Rong-Ji Huang, Qiang-Guo Jiang, Hai-Dong Wu, Yan-Hui Li, Wen-Yong Liu, Xin-Xin Lu, Shang-Hua Wu: Fabrication of complex shaped ceramic parts with surface-oxidized Si3N4 powder via digital light processing based stereolithography method, Ceramics International 45 (4) 2019, 5158-5162.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).