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Microstructuring of titanium surfaces with plasma-modified titanium particles b. cold spraying

Particuology 2019年第3期17卷 90-104页

作者： P. b.euninger F. Krull S. b.hl A. b.nder R. Merz M. Kopnarski b. sachweh S. Antonyuk Technische Universitat Kaiserslautern Institute of Particle Process Engineering Kaiserslautern Germany b.SFSE Ludwigshafen Germany IFOS Gmb. Institute for Surface and Thin Film Analysis GmbH Kaiserslautern Germany

Although the deposition mechanisms of the cold spray process are well studied, few reports regarding the use of surface-modified particles exist. Herein, titanium particles 3-39 μm in size and with an angular shape were modified in a plasma-enhanced chemical vapor deposition process in Ar, Ar-C2H2, and N2 plasmas. After Ar-C2H2 and N2 treatments, the respective presence of TiC and TiN on the particle surface was confirmed via transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray, X-ray photoelectron, and Raman spectroscopies. The powders were deposited on titanium sub.trates b. cold spray experiments, where unmodified particles up to 10(xm in size exhib.ted a successful surface b.n ding. This finding was describ.d b. an existing analytical model, whose parameters were achieved b. computational fluid dynamics simulations taking the particle shape factor into account:. A good deposition of plasma-modified particles up to 30 μm in size was experimentally ob.erved, exhib.ting an upper size limit larger than that predicted b. the model. Higher surface roughness values were found for plasmamodified particles, as determined b. 3D scanning electron microscopy. The water contact angle indicated that argon treatment influenced the wettab.lity. Trib.logical tests showed a decrease of the initial friction coefficient from 0.53 to 0.47 b. microstructuring.

关键词： Chemical vapor deposition Cold spray Surface modification Computational fluid dynamics

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