Параметры формирования покрытий, полученных методом детонационного напыления сферического титана на бетон

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена возможность получения фотокаталитических покрытий методом детонационного напыления на бетонной подложке. Проведено исследование по подбору оптимальных параметров детонационного напыления титанового сферического порошка на поверхность тяжелого бетона. Выполнен анализ результатов экспериментальных исследований серии из 25 образцов бетона с покрытиями, полученными при различных параметрах напыления, с использованием рентгенофазового анализа и оценки фотокаталитической активности по степени деградации метиленового синего в растворе. Установлено наличие в покрытиях четырех фаз: титана, анатаза, рутила и монооксида титана. Установлено, что при расстояниях напыления менее 100 мм и скорости менее 1000 мм/мин процесс становится нестабильным, вызывая разрушение поверхностного слоя бетона вследствие дегидратации кристаллогидратов. Повышение расстояния напыления более 130 мм и скорости более 1600 мм/мин способствует уменьшению содержания анатаза и рутила за счет снижения термического воздействия процесса детонации. Выявлена корреляция между повышением содержания этих фаз и усилением фотокаталитической активности, что согласуется с данными о влиянии фазового состава на фотокаталитические свойства материалов. Установлен рациональный режим напыления – расстояние до подложки 120 мм, скорость напыления 1500 мм/мин.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. С. Подгорный

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Автор, ответственный за переписку.
Email: dan_podgor@mail.ru

аспирант 

Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Д. О. Бондаренко

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: di_bondarenko@mail.ru

канд. техн. наук 

Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

В. В. Строкова

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: vvstrokova@gmail.com

д-р техн. наук 

Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

В. В. Сирота

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: zmas36@mail.ru

канд. физ.-мат. наук 

Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Д. С. Прохоренков

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Email: dmpro@rambler.ru

аспирант 

Россия, 308012, г. Белгород, ул. Костюкова, 46

Список литературы

  1. Бондаренко Д.О., Подгорный Д.С., Строкова В.В. Термические и газодинамические методы нанесения функциональных покрытий. Перспективы детонационного напыления // Строительные материалы. 2024. № 5. С. 48–69. EDN: IOSHCO. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-824-5-48-69
  2. Sarcinella A., Frigione M. Sustainable and bio-based coatings as actual or potential treatments to protect and preserve concrete. Coatings. 2023. Vol. 13. Iss. 1. 44. EDN: IXCMMN. https://doi.org/10.3390/coatings13010044
  3. Zhao H., Wang Q., Shang R., Li S. Development, challenges, and applications of concrete coating technology: Exploring paths to enhance durability and standardization. Coatings. 2025. Vol. 15. Iss. 4. 409. https://doi.org/10.3390/coatings15040409
  4. Thissen P., Bogner A., Dehn F. Surface treatments on concrete: an overview on organic, inorganic and nano-based coatings and an outlook about surface modification by rare-earth oxides. RSC Sustainability. 2024. Vol. 2. Iss. 8, pp. 2092–2124. EDN: JESCAI. https://doi.org/10.1039/d3su00482a
  5. Fotovvati B., Namdari N., Dehghanghadikolaei A. On coating techniques for surface protection: A Review. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2019. Vol. 3. Iss. 1. 28. https://doi.org/10.3390/jmmp3010028
  6. Aljibori H.S., Alamiery A., Kadhum A.A.H. Advances in corrosion protection coatings: A comprehensive review. International Journal of Corrosion and Scale Inhibition. 2023. Vol. 12. Iss. 4, pp. 1476–1520. EDN: DTRQJQ. https://doi.org/10.17675/2305-6894-2023-12-4-6
  7. Sørensen P.A., Kiil S., Dam-Johansen K., Weinell C.E. Anticorrosive coatings: A review. Journal of Coatings Technology and Research. 2009. Vol. 6. Iss. 2, pp. 135–176. EDN: MKTYRR. https://doi.org/10.1007/s11998-008-9144-2
  8. Бондаренко Н.И., Бессмертный В.С., Борисов И.Н., Тимошенко Т.И., Буршина Н.А. Бетоны с защитно-декоративными покрытиями на основе алюминатных цементов, оплавленные плазменной струей // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2016. № 2. С. 181–185. EDN: VHIKDZ
  9. Бондаренко Д.О., Бессмертный В.С., Строкова В.В., Бондаренко Н.И. Процессы образования ликваций, термодиффузии и испарения в облицовочном композиционном материале при плазмохимическом модифицировании // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 7. С. 65–70. EDN: UWALBO. https://doi.org/10.12737/article_5b4f02bd57c851.94144673
  10. Smurov I., Ulianitsky V. Computer controlled detonation spraying: a spraying process upgraded to advanced applications. Surface Effects and Contact Mechanics X. 2011. Vol. 10, pp. 265–276. EDN: RHDRGJ. https://doi.org/10.2495/SECM110231
  11. Sirota V.V., Zaitsev S.V., Limarenko M.V., Prokhorenkov D.S., Churikov A.S. Effect of powder morphology on the structure and properties of Al2O3 based coatings obtained by detonation spraying. Construction Materials and Products. 2024. Vol. 7 (5). 7. EDN: CJDCLA. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2024-7-5-7
  12. Ulianitsky V.Yu., Shtertser A.A., Batraev I.S., Rybin D.K. Fabrication of layered ceramic-metal composites by detonation spraying. Ceramics International. 2020. Vol. 46. Iss. 17, pp. 27903–27908. EDN: PAVTPA. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.07.225
  13. Liu T., Qiu Y., Liu Y., Liu Z., Deng Z., Guo Z., Wang F., Liu Y., Yu C., Wang S., Wang X. Fabrication and characterization of multilayer YSZ thermal barrier coating by detonation spraying and atmospheric plasma spraying. Ceramics International. 2025. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.04.246
  14. Moghaddam A.O., Mikhailov D., Shaburova N., Polyakova M., Pashkeev K., Solizoda I.A., Iarushina D., Samodurova M., Trofimov E. Detonation spraying of boron-doped off-stoichiometric (Fe20Co23.9Ni20Cr15)(Al20Ti1.1) chemically complex intermetallic alloys. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2025. Vol. 710. 136291. EDN: VKLNSE. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.136291
  15. Batraev I.S., Ulianitsky V.Yu., Rybin D.K., Dudina D.V., Shtertser A.A., Ukhina A.V. Deposition of binderless B4C coatings by detonation spraying. Materials Letters. 2025. Vol. 387. 138264. EDN: QNLXEJ. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2025.138264
  16. Sirota V.V., Savotchenko S.E., Strokova V.V., Bondarenko D.O., Podgorny D.S. Influence of the technological conditions of detonation coatings application on their phase composition. Nanotechnologies in Construction. 2024. Vol. 16. Iss. 5, pp. 404–414. EDN: LOONGJ. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2024-16-5-404-414
  17. Sirota V.V., Savotchenko S.E., Strokova V.V., Vashchilin V.S., Podgornyi D.S., Limarenko M.V., Kovaleva M.G. Effect of irradiation intensity on the rate of photocatalysis of TiO2 coatings obtained by detonation spraying. International Journal of Applied Ceramic Technology. 2024. Vol. 21. Iss. 5, pp. 3335–3345. EDN: WOOKMW. https://doi.org/10.1111/ijac.14782
  18. Подгорный Д.С., Бондаренко Д.О., Строкова В.В., Скиба А.А. Свойства порошков титана, предназначенных для детонационного напыления на бетон // Региональная архитектура и строительство. 2023. № 4 (57). С. 41–48. EDN: GUCMUJ
  19. Balapure A., Ganesan R. Anatase versus Triphasic TiO2: Near-identical synthesis and comparative structure-sensitive photocatalytic degradation of methylene blue and 4-chlorophenol. Journal of Colloid and Interface Science. 2021. Vol. 581, pp. 205–217. EDN: RSBKGK. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.07.096
  20. Eddy D.R., Permana M.D., Sakti L.K., Sheha G.A.N., Solihudin, Hidayat S., Takei T., Kumada N., Rahayu I. Heterophase polymorph of TiO2 (anatase, rutile, brookite, TiO2 (B)) for efficient photocatalyst: fabrication and activity. Nanomaterials. 2023. Vol. 13. Iss. 4. 704. EDN: JEXLTZ. https://doi.org/10.3390/nano13040704
  21. Eddy D.R., Sheha G.A.N., Permana M.D., Saito N., Takei T., Kumada N., Irkham, Rahayu I., Abe I., Sekine Y., Oyumi T., Izumi Y. Study on triphase of polymorphs TiO2 (anatase/rutile/brookite) for boosting photocatalytic activity of metformin degradation. Chemosphere. 2024. Vol. 351. 141206. EDN: KWAAAK https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141206

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Покрытия, полученные при детонационном напылении титанового порошка на бетонную подложку при разных режимах напыления (расстояние/скорость): a – исходный образец; b – образец после пескоструйной обработки; c – 40/400; d – 40/800; e – 60/800; f – 80/800; g – 100/800; h – 120/1000; i – 120/1000 (после пескоструйной обработки)

Скачать (410KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структура поверхности бетонного образца до (a) и после (b) напыления покрытия

Скачать (504KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структура поверхности бетонного образца с предварительной пескоструйной обработкой (a) и после (b) напыления покрытия

Скачать (555KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Покрытия Ti–TiOx, полученные детонационным напылением металлического титана при разных режимах

Скачать (318KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Рентгенофазовые спектры покрытий, сгруппированные в серии по скорости напыления 1000–2000 мм/мин с шагом 250 с отличием по расстоянию напыления (d): a – d=120 мм; b – d=140 мм; c – d=160 мм; d – d=180 мм; e –d =200 мм

Скачать (594KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Тепловые карты результатов рентгенофазового анализа в зависимости от режима напыления, содержание: a – титана; b – анатаза; c – рутила; d – TiO

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Тепловая карта результатов исследования фотокаталитического эффекта от режима напыления

Скачать (949KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025