Бондаренко Д.О.

Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Россия

Effect of substrates on the photocatalytic activity of the composite coating fabricated by detonation sprayed Ti powders

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2025-8-5-3
Аннотация
Composite coatings based on titanium oxides were successfully deposited on fine-grained concrete and porcelain tile substrates using a robotic complex for detonation spraying. The study focused on the influence of substrate roughness and composition on the microstructure, phase composition, and photocatalytic properties of the coatings. Dense, uniform coatings with a bimodal lamellar microstructure and thicknesses ranging from 20–30 µm on concrete to 250–300 µm on porcelain tiles were obtained without cracks or significant porosity. It was observed that the phase composition of the coatings, which included a mixture of titanium, anatase, rutile, TiO, and Ti₂O₃ phases, remained unaffected by variations in the substrate composition. Regardless of the substrate material used, all coatings exhibited similar phase constituents. However, the surface roughness of the substrates played a crucial role in determining the microstructure and photocatalytic performance. The rougher concrete surface promoted a higher anatase content, resulting in enhanced photocatalytic activity compared to coatings on smoother porcelain tiles. Coating thickness and porosity did not significantly affect photocatalytic efficiency. Additionally, the kinetic constants of the obtained coatings exceeded those of commercial sol-gel coatings and aligned with values typical for thermally sprayed coatings. The obtained results indicate that composite titanium oxide coatings demonstrate high potential for industrial applications where effective breakdown of organic pollutants on diverse surfaces is required.
PDF

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ БЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-1-4-10
Аннотация
Разработаны научно-технологические принципы альтернативной плазменной технологии изготовления двухслойного термостойкого стекловидного декоративного покрытия. Предложены составы промежуточного термостойкого слоя и технология его нанесения на поверхность ограждающего блока пеностекла. Определены оптимальные параметры плазменного оплавления термостойкого и декоративного слоёв покрытия. Установлено влияние скоростных характеристик термооплавления плазменной струёй на формирование фактуры и показателей двухслойного термостойкого покрытия. Представлены особенности образования аморфной стекловидной и стеклокристаллической фаз двухслойного термостойкого покрытия. С применением рентгенофазового анализа исследованы особенности фазового состава различных слоёв термостойкого покрытия, а также закономерности формирования его структурных элементов. На основе анализа значительного экспериментального материала был сделан вывод о формировании верхнего аморфного слоя с ликвирующими областями и незначительными газовыми включениями. Проведенные исследования позволили выявить и обосновать особенности строения слоёв, лежащих под аморфным ликвирующем. Установлено, что двухслойное защитно-декоративное покрытие имело высокие физико-химические и физико-механические показатели: прочность сцепления с матрицей блока пеностекла – 1,25 ± 0,05 МПа, микротвёрдость – 785 HV, термостойкость – 122°С, кислотостойкость – 98,5%, щелочестойкость – 95,4%.
PDF

ЛИСТОВЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТЁКЛА С ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-1-11-16
Аннотация
Листовые стёкла с декоративными покрытиями в промышленном и гражданском строительстве играют важную роль в повышении эстетических свойств зданий различного назначения. Предложена инновационная технология получения декоративных покрытий на листовых стёклах с использованием низкотемпературной плазмы. Для плазменного напыления использовали измельченные в шаровой мельнице тарные стёкла разнообразной цветовой гаммы. Установлены оптимальные параметры плазменного напыления стеклопорошков на лицевую поверхность листовых стёкол. Для повышения прочности сцепления покрытия с основой перед плазменным напылением лицевую поверхность термообрабатывали отходящими плазмообразующими газами. Установлено, что с повышением температуры отходящих плазмообразующих газов и времени воздействия их на лицевую поверхность листового стекла прочность сцепления покрытия с основой увеличивается до 6,7 МПа. Исследовано влияние толщины покрытия на прочность его сцепления с основой. Увеличение толщины покрытия с 150 до 1000 мкм приводит к снижению прочности сцепления с 7,5 до 3,2 МПа. Под действием высоких температур электродуговой плазмы происходит не только увеличение в стёклах тугоплавких оксидов кремния и алюминия, но и повышение их твёрдости до 15%.
PDF

СТЕКЛОВИДНЫЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТАХ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-4-12
Аннотация
Разработаны научно-технологические основы получения стекловидных покрытий на древесине с использованием факела низкотемпературной плазмы. Перед плазменным напылением стеклопорошков зерновым составом 60-120мкм, на лицевую поверхность древесно-стружечной плиты (ДСП) наносили специальное защитное покрытие, предохраняющее ДСП от деструкции при высокотемпературном воздействии плазменной струи. Разработан состав промежуточного защитного покрытия, включающий смесь тонкомолотого стеклопорошка и жидкого стекла. Предварительное нанесение промежуточного защитного слоя предусматривает несколько последовательных технологических операций.
Для получения стекловидных покрытий использовали бой цветных и бесцветных стёкол, который предварительно мололи в шаровых фарфоровых мельницах. Разработаны оптимальные технологические параметры плазменного напыления стеклопорошков на лицевую поверхность ДСП. Оптимальными параметрами плазменного оплавления является: ток -800А; рабочее напряжение – 30В, расход плазмообразующего газа аргона 2м3/час.
Исследованы эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства стекловидных защитно-декоративных покрытий. Установлено, что стекловидные защитно-декоративные покрытия обладают высокой прочностью сцепления с промежуточным защитным слоем. Полученные стекловидные защитно-декоративные покрытия на основе цветных и бесцветных стёкол обладают высокой водостойкостью, кислотостойкостью, щелочесткойкостью, а также микротвёрдостью и высокими эстетическими показателями.
Технология рекомендуется к широкому промышленному внедрению.
PDF

ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТОЙ ПЛИТЫ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-3-4-10
Аннотация
Разработаны научно-технологические принципы металлизации изделий на основе древесины с использованием плазменного высокотемпературного распыления. С целью предотвращения воздей-ствия высших температур плазменной струи на лицевую поверхность древесно-волокнистойплиты (ДВП) наносили промежуточный слой.
Разработан состав промежуточного защитного слоя, включающая смесь эпоксидной смолы с тугоплавким наполнителем. Операция нанесения защитного промежуточного слоя включала несколько специально разработанных технологических стадий. Для последующей металлизации использовали такие цветные металлы, как медь и алюминий в виде проволоки. Определены оптимальные параметры плазменного напыления металлов на лицевую поверхность ДВП
Защитно-декоративное покрытие на основе цветных металлов обладало высокими эстетико-потребительскими и эксплуатационными свойствами. Покрытие обладало повышенным коэффициентом диффузионного отражения и высокой прочностью сцепления с матрицей. Установлена зависимость влияния толщины напыленного металлического покрытия на прочность сцепления покрытия с подложкой.
Разработанная технология металлизации изделий из древесины по сравнению с традиционными технологиями, позволяет существенно снизить время металлизации и энергозатраты и повысить конкурентоспособность изделий как на внутреннем, так и на внешнем рынках.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ НА МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРУ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ АВТОКЛАВНЫХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-2-4-10
Аннотация
Представлены исследования высокотемпературного воздействия плазменного факела на формирование многослойной структуры защитно-декоративного покрытия автоклавных стеновых материалов. Задачи работы включали исследования: градиента температур в многослойном защитно-декоративном покрытии; химического состава оплавленного, промежуточного и глубинного слоев защитно-декоративного покрытия; влияния натриевого жидкого стекла на формирование макро- и микроструктуры защитно-декоративного покрытия под воздействием плазмы; процессов термодиффузии и перераспределения оксидов в оплавленном, промежуточном и глубинном слоев.
Установлено, что при обработке плазменным факелом автоклавных стеновых материалов поверхностный слой прогревался на глубину до 3000 мкм, а максимальная температура на поверхности достигала 2000 °С. Выявлена закономерность изменения структуры оплавленного и промежуточного слоя. Показано, что предварительная пропитка поверхности силикатного кирпича при плазменной обработке за счет образования легкоплавкого расплава устраняет микротрещины в его глубинных слоях, а высокие температуры плазмы способствуют интенсивному испарению оксидов натрия и кальция из оплавленного слоя.
PDF

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ СТЕНОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-2-11-18
Аннотация
Целью работы является исследование воздействия высокотемпературного плазменного факела на процессы фазовых превращений и послойного изменения структуры защитно-декоративного по-крытия на бетоне с использованием в качестве наполнителя смеси кварцевого песка и полых стеклянных микросфер. Основные задачи включали: исследование процессов испарения и термодиффузии оксидов оплавленного плазмой покрытия; исследование фазовых превращений в расплаве и его последующей кристаллизации в процессе быстрого самопроизвольного остывания оплавленного защитно-декоративного покрытия; исследование влияния натриевого жидкого стекла на процессы полиморфных превращений оксида алюминия и образование микроликваций за счет интенсивной диффузии оксида натрия; исследование эксплуатационных характеристик защитно-декоративных покрытий. Установлено, что исходными фазами в защитно-декоративном покрытии являются α-Al2O3 и CaO∙6Al2O3 (β-Al2O3), а жидкое натриевое стекло в покрытии приводит дополнительно к образованию Na2O∙11Al2O3. Верхний слой защитно-декоративного покрытия представлен Na–Ca–Al–Si стеклом с областями неоднородностей, содержащих повышенное со-держание оксида натрия. Содержание оксида алюминия в составе защитно-декоративного покрытия на основе боя высокоглинозёмистого огнеупора составляло 95,1 %. Введение в состав покрытия натриевого жидкого стекла минимизирует процессы дегидратации вяжущего компонента и изменяет химический состав защитно-декоративного покрытия. Снижение содержания оксида алюминия до 83,0 % влияет на показатели микротвердости. Микротвердость поверхности бетона за счет введения жидкого стекла снижается с 2510 HV до 887 HV.
PDF