Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 76 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ полностью в расплавленном состоянии. В системеAl–Sn при быстром охлаждении происходит расслоение рас- плава на две несмешивающиеся жидкости. Образующи- еся при расслоении дисперсные капли олова не успевают укрупняться при быстром охлаждении при формирова- нии напыленного слоя, поэтому в закристаллизованном покрытии обнаруживаются наночастицы олова. В системе TiO 2 –Ag расплавленное серебро нахо- дится в равновесии с твердым диоксидом титана, а на- чальный размер капель серебра определяется разме- ром агломератов серебра в композиционном порошке. Поэтому, для того чтобы осуществить диспергирование расплавленных частиц серебра, не обязательно иметь полностью расплавленные композиционные частицы. Если напыляемые частицы имеют достаточно высокую скорость, то при ударе о подложку капли расплавленного серебра могут дробиться на более мелкие, несмотря на то что матрица из диоксида титана находится в твердом состоянии. Если скорость частиц при ударе о подложку невелика, то вследствие плохого смачивания в системе жидкое серебро–твердый диоксид титана капли распла- ва серебра склонны к коалесценции. Плавление матрицы диоксида титана в горячемрежименапыленияиразбрыз- гивание композиционных капель как целого на более мелкие композиционные капли может дополнительно способствовать диспергированию капель расплава сере- бра. Таким образом, при детонационном напылении по- крытий на основе диоксида титана с добавками серебра оказывается возможным управлять микроструктурными параметрами покрытий и получать субмикронные и на- ночастицы серебра непосредственно в процессе напыле- ния. Полученные результаты могут быть использованы при создании и микроструктурном дизайне антибакте- риальных покрытий. Выводы Методом детонационного напыления композици- онных порошков TiO 2 – 2.5 об. % Ag получены по- крытия на основе диоксида титана с включениями серебра. Путем изменения параметров напыления оказывается возможным варьировать температурой и скоростью частиц, разгоняемых детонационной вол- ной. В холодных режимах в напыляемых композици- онных частицах образуются капли расплава серебра, склонные к коалесценции. При увеличении расхода газовой смеси напыляемые частицы разгоняются до более высоких скоростей, чем в холодных режимах, а серебро оказывается значительно перегретым выше температуры плавления. Высокие значения кинети- ческой энергии напыляемых частиц, плавление диок- сида титана и низкая вязкость расплава серебра спо- собствуют диспергированию расплавленных капель с образованием при кристаллизации субмикронных и наночастиц серебра в напыленных покрытиях. Список литературы 1. Carp O., Huisman C.L. , Reller A . Progress Solid State Chem. – 32 (2004). – 33–177. 2. Liu X., Zhao X., Fu R.K.Y., Ho J.P.Y., Ding C., Chu P.K. Biomater. – 26 (2005). – 6143–6150. 3. Gusev A.A., Avvakumov E.G., Medvedev A.Zh., Masliy A.I . Sci. Sintering. – 39 (2007). – 51–57. 4. Cozzoli P.D., Fanizza E., Comparelli R., Curri M.L., Agostiano A. Phys J. Chem. B. – 108 (2004). – 9623–9630. 5. Rai M., Yadav A., Gade A. Biotechnol. – Advances 27 (2009). – 76–83. 6. Berger L.-M. Proc. Intl. Thermal Spray Conf. – 2004, ASM International. – PP. 934–945. 7. Ulianitsky V., Shtertser V., Zlobin S., Smurov I., Therma J. – Spray Technol. – 20 (4) (2011). – 791–801. 8. Gavrilenko T.P., Nikolaev Yu.A., Ulianitsky V.Yu., Kim M.Ch., Hong J.W . Proc. Intl. Thermal Spray Conf. – 1998, Nice, France. – PP. 1475–1483. 9. Sobolev V.V., Guilemany J.M . Mater. Lett. – 42 (2006). – 46–51. 10. Kong C.J., Brown P.D., Harris S.J., McCartney D.G. Mater. Sci. Eng. – A 403 (2005). – 205–214. Рис. 3. Поперечный срез покрытий, полу- ченных при степени заполнения ствола 60 % Formation of submicron and nanoparticles of silver during detonation spraying of TiO 2 -Ag powders D.V.Dudina, S.B.Zlobin, V.Yu.Ulianitsky, O.I.Lomovsky, A.L.Bychkov, I.A.Bataev, V.A.Bataev The microstructure of titanium dioxide-based coatings containing silver particulate inclusions was studied. The coatings were formed on copper substrates using detonation spraying of composite TiO 2 -2.5vol.%Ag powders. The temperatures of the sprayed particles and their velocities could be controlled by changing the degree of filling of the barrel of the detonation gun with an explosive gaseous mixture. Depending on the conditions of spraying, the sprayed particles can partially or fully melt. Under cold modes of spraying, titanium dioxide does not melt while silver particles experience melting. The molten droplets of silver coalesce, which results in the formation of agglomerates in the coatings several microns in size. When the sprayed particles are heated up to higher temperatures and impact on the substrate with higher velocities, molten silver droplets disperse into smaller ones leading to the formation of submicron and nanoparticles in the sprayed coatings. Key words: detonation spraying, titanium dioxide, coatings.