Ученые описывают нержавеющую сталь, полученную методом напыления порошкового покрытия, и ее адгезионные свойства.
Во многих современных исследованиях рассматриваются материалы покрытий по нержавеющей стали, полученные различными методами, и для повышения износостойкости покрытий выбираются разные подходы. В данной статье описывается присоединение углерода/диоксида титана (C/TiO2) к нержавеющей стали и оценивается адгезия такого покрытия.
В качестве источника углерода использовалась имеющаяся в продаже эпоксидная смола, которую превратили в пиролитический углерод. Предполагается, что включение неорганических частиц улучшит адгезионные свойства благодаря снижению усадки углерода. C/TiO2 получали из смеси эпоксидной смолы и порошка анатаза (TiO2), затем распыляли смесь на поверхность нержавеющей стали (AISI 304) методом порошкового напыления.
Пиролиз при разной температуре
Напыленный на нержавеющую сталь порошок подвергали пиролизу при разных температурах от 300 до 700 °C в течение часа, чтобы определить оптимальную температуру для достижения наилучшей адгезии. Физические свойства образцов с покрытием C/TiO2 определяли методами инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), растровой электронной микроскопии с автоэлектронной эмиссией (FESEM), профилометрии поверхности и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье покрытия C/TiO2 показала наличие пиков CH sp3, CO, CO, и TiO. Было отмечено, что полоса поглощения CH sp3, CO и CO медленно исчезает по мере повышения температуры пиролиза, что указывает на изменение структуры с превращением эпоксидной смолы в пиролитический углерод. РЭМ-изображения показали, что частицы TiO2 полностью покрыты углеродным слоем толщиной 4,8–15,5 мкм.
Испытание на износ и отслаивание показало отсутствие отслаивания материала покрытия C/TiO2, пиролизованного при температуре 300 °C, что позволяет предположить, что эта температура обеспечивает наилучшую адгезию покрытия. Адгезию покрытия исследовали методом РФЭС, анализируя спектральные пики Fe2p, C1s и Ti2p. Результаты показали, что наличие оксидного слоя на нержавеющей стали, наличие функциональных групп и усадка структуры оказывают влияние на адгезию углеродистого покрытия.
Отмечалось снижение усадки в присутствии TiO2, что связано с высокой адгезией покрытия. Это говорит о том, что углеродистое покрытие, полученное методом порошкового напыления, демонстрирует отличную адгезию в присутствии TiO2.
Исследование опубликовано в журнале Progress in Organic Coatings, выпуск 147, октябрь 2020 г.
