Plasma spraying of hydroxyapatite coatings using powder, suspension and solution feedstocks

Main Article Content

Rolando T. Candidato, Jr
Paweł Sokołowski
Leszek Łatka
Stefan Kozerski
Lech Pawłowski
Alain Denoirjean

Abstract

The possibility of producing nano-sized coatings by thermal spray processes seems to be very interesting for many industrial applications. Due to the small size of the grains, it is possible to achieve the properties which are not observed in the micrometric scale on the same kind of material. The aim of the current work is to present the alternative methods for conventional powder plasma spraying (APS) which is well known technology for deposition of micron-sized coatings using powder feedstock. Two plasma spraying processes with liquid feedstock were used – suspension plasma spraying (SPS) and solution precursor plasma spraying (SPPS) using aqueous solution directly from wet chemical pre- cipitation process. All experiments were performed based on hydroxyapatite, which is a very important material for biomedical applications. Coatings were produced by three mentioned methods but the deposition process was realized using only one spray set-up equipped with SG-100 plasma torch. Short background of the three different processes performed followed by a short description of liquid feedstock preparation is presented. Microstructure investigation and phase composition analysis of the prepared coatings were carefully characterized using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) respectively. Finally, the analysis and comparison of coatings deposited by different plasma spray processes were discussed. 

Natryskiwanie plazmowe powłok hydroksyapatytu z wykorzystaniem proszku, zawiesiny oraz roztworu 

Abstrakt

Możliwość wytwarzania powłok o budowie nanometrycznej wydaje się być bardzo interesująca pod kątem ich zastosowania w wielu gałęziach przemysłu. Dzięki bardzo drobnoziarnistej strukturze możliwe jest osią- gnięcie właściwości powłok, które nie są możliwe do zaobserwowania w tych samych materiałach lecz w skali mikro. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie alternatywnych metod dla konwencjonalnego natryskiwania plazmowego (APS), które jest dobrze poznanym procesem wytwarzania powłok charakteryzująch się budową mikrometryczną. Zaprezentowano dwa nowe procesy natryskiwania plazmowego z fazy ciekłej – natryskiwanie plazmowe zawieisn (SPS) oraz natryskiwanie plazmowe roztworów (SPPS). Wszystkie eksperymenty przeprowadzono z wykorzystaniem hydroksyapatytu, który jest bardzo istotnym materiałem dla zastosowań biomedycznych. Powłoki zostały wytworzone z użyciem trzech wymienionych technologii, jednak proces natryskiwania realizowany był za pomocą jednego stanowiska wyposażonego w palnik plazmowy SG-100. W pracy przedstawiono zarys teoretyczny wykorzystanych metod natryskiwania wraz z opisem procedury przygotowania materiału wejściowego (proszku, zawiesiny oraz roztworu). Następnie przedstawiono badania mikrostruktury i analizę składu fazowego przygotowanych powłok, które zostały wykonane z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i dyfrakcji promieni rentgenowskich (XRD). Przeprowadzono również analizę i porównanie powłok wykonanych z użyciem różnych procesów natryskiwania plazmowego. 



Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
[1]
R. T. Candidato, Jr, P. Sokołowski, L. Łatka, S. Kozerski, L. Pawłowski, and A. Denoirjean, “Plasma spraying of hydroxyapatite coatings using powder, suspension and solution feedstocks”, WeldTechRev, vol. 87, no. 10, Oct. 2015.
Section
Articles

References

J.R. Davis, Handbook of thermal spray technology, Pub. ASM International, Materials Park, OH, USA, 2004.

L. Pawłowski, The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings, 2nd. ed. , Wiley, Chichester, U.K., 2008.

A. Cattini, D. Belluci, A. Sola, L. Pawłowski and V. Cannillo, Functional bioactive glass topcoats on hydroxyapatite coatings: Analysis of microstructure and in-vitro bioactivity, Surface & Coatings Technology, 240 (2014), 110–117.

R. A. Miller, Thermal barrier coatings for aircraft engines: history and directions, Journal of Thermal Spray Technology, 1997, Vol. 6, Issue 1, 35-42.

R. Hui, Z. Wang, O. Kesler, L. Rose, J. Jankovic, S. Yick, R. Maric, D. Ghosh, Thermal plasma spraying for SOFCs: Applications, potential advantages, and challenges, Journal of Power Sources, Vol. 170, Is- sue 2, 2007, 308–323.

V. Stengl, H. Ageorges, P. Ctibor and N. Murafa, Atmospheric plasma sprayed (APS) coatings of Al2O3-TiO2 system for photocatalytic application, Photochemical & Photobiological Sciences, 2009, 8(5), 733-738.

http://www.tocalo.co.jp/english/technical/aps.html.

V. Deram, C. Minichiello, R.N. Vannier, A. Le Maguer, L. Pawłowski, and D. Murano, Microstructural characterizations of plasma sprayed hydroxyapatite coatings, Surface and Coatings Technology, 166 (2003), 153–159.

P. Fauchais and A. Vardelle, Solution and Suspension Plasma Spraying of Nanostructure Coatings, Advanced Plasma Spray Applications,

H. Jazi, Ed., In Tech, ISBN 978-953-51-0349-3, 2012, 149-188.

R. Jaworski, L. Pawłowski, F. Roudet, S. Kozerski and A. Le Maguer, Influence of Suspension Plasma Spraying Process Parameters on TiO2 Coatings Microstructure, Journal of Thermal Spray Technology,
17 (2008), 73-81.

S. Kozerski, L. Łatka, L. Pawłowski, F. Cernuschi, F. Petit, C. Pierlot,
H. Podlesak and J. P. Laval, Preliminary study on suspension plasma sprayed ZrO2 + 8 wt.% Y2O3 coatings, Journal of the European Cera- mic Society, 31 (2011), 2089–2098.

R. Tomaszek, L. Pawłowski, L. Gengembre, J. Laureyns and A.L. Maguer, Microstructure of suspension plasma sprayed multilayer coatings of hydroxyapatite and titanium oxide, Surface and Coatings Technology, 201 (2007), 7432-7440.

Most read articles by the same author(s)

1 2 > >>