Copyright 2008 Beneq Oy

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Niina Hakala
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Pinnoituslaitteet

3 Sisältö nhalo Prosessin perusteet Tausta nhalo pähkinänkuoressa Raaka-aineet Prosessin tuotos Hiukkassynteesi Prosessilämpötila Prosessiparametrit Sovellukset Pinnoitus Pintamodifikaatio Laitteisto 3

4 Tausta Design Markus Eerola. Images courtesy of ABR Innova and Iittala. 4

5 Ensimmäiset sovellukset Images courtesy of ABR Innova and Iittala. 5

6 nhalo pähkinänkuoressa Liekkiperusteinen hiukkastuotto Atmosfäärinen Pinnoitusta ja pintamodifikaatiota Polttoaine Lähtöaine O 2 /Ilma nhalo Metalli- hiukkasia Metallioksidihiukkasia Monikomp. hiukkasia 6

pintamodifikaatiota Polttoaine Lähtöaine O 2 /Ilma

7 nhalo raaka-aineet Metallisuoloja, esim. nitraatit ja sulfaatit Na, Mg, Sr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Mo, Ag, W, Pl, Al, Er, Nd, Pr, Yb, Eu,... Alkoksideja, esim. TEOS Si, Ti,... Höyryt, esim. kloridit Si, Sn, Ti,... Liuotin (kantoaine) alkoholi vesi 7

8 Prosessin tuotos... TiO 2 on glass 100 nm 8

9 ...prosessin tuotos... nhalo:lla pystyy valmistamaan mm.: Yksikomponentti-metallihiukkasia, esim.: Ag 1, 2, 3, Pd 1, 2, Au ja Pt Yksikomponentti-metallioksidihuiukkasia, esim.: Fe 1, Co 3, Cu 3, Al 4, Mn 4, Zr 4, Ti 5 ja Er 6 Monikomponentti-metalli-metallihiukkasia, esim.: Ag-Pd 2, 7 Monikomponentti-metallioksidi-metallihiukkasia, esim.: TiO 2 -Ag 7 Monikomponentti-metallioksidi-metallioksidihiukkasia, esim.: Y 2 O 3 -ZrO Mäkelä J.M. et al., J. Mater. Sci., 39, Keskinen H. et al., J. Mater. Res., 19, Gross, K.A. et al., J. Thermal Spray, 8, Karthikeyan J. et al., NanoStr. Mat., 8, Keskinen H. et al., Conf. Proc Rajala M. et al., Rev. Adv. Mater. Sci., 5, Keskinen H. et al., Conf. Proc (several in print) 9

: TiO 2 -Ag 7 Monikomponentti-metallioksidi-metallioksidihiukkasia, esim.: Y 2 O 3 -ZrO 2 4 1. Mäkelä J.M. et al., J. Mater. Sci., 39, 2004. 2. Keskinen H. et al., J. Mater. Res., 19, 2004. 3. Gross, K.

10 ...prosessin tuotos... TTIP + IPA. TiO 2 25 mg/min. [Nordic MINT / Funcoat / TUT] 10

11 ...prosessin tuotos TTIP + IPA. Titanium dioxide particle with silver particles on the surface. [Nordic MINT / Funcoat / TUT] TTIP + IPA. TiO mg/min + Ag mg/min. [Nordic MINT / Funcoat / TUT] 11

12 Hiukkassynteesi Atomisaatio Hiukkanen: nopeus m/s koko nm (säädettävä) Haihtuminen Reaktio Ydintyminen Tiivistyminen Koagulaatio Agglomeraatio Suopsiteltava depo- sitio- ja keräysalue 12

..100 nm (säädettävä) Haihtuminen Reaktio

13 Reaaliaikainen kuva synteesistä Atomisaatio Haihtuminen Reaktio Ydintyminen Tiivistyminen Koagulaatio Agglomeraatio Image taken in a Beneq FCS

14 nhalo liekin lämpötila Etäisyys polttimesta, mm C 50 Pinnoitus ja keräysetäisyys* C 800 C 600 C * Tarkka lämpötilakäyrä ja toimintaetäisyys riippuu 14 poltingeometriasta ja kaasuvirtauksista. Ref.: Keskinen, H. et al., Conf. Proc. 2005

Tarkka lämpötilakäyrä ja toimintaetäisyys riippuu 14

15 nhalo prosessiparametrit Lähtöaine: kemia liuotin sekoitussuhde Prosessikemia: lähtöaineiden höyrynpaine reaktiokinetiikka Pinnoitus: aerosolifysiikka substraatti and lämpötila polttimen lämmöntuonti pintareaktiot 15

höyrynpaine reaktiokinetiikka Pinnoitus:

16 Substraatit lasi keraamiset laatat kvartsilasi metalli 16

17 Pinnoitus tai pintamodifikaatio? Pinnoitus Pintamodifikaatio 500 C 600 C 700 C 800 C Beneq

18 Pinnoittaminen nhalo:lla... Titaanidioksidi (TiO 2 ) Sovellus määrää nhalo-parametrit Aktiiviset pintakerrokset, kuten TiO 2 yllä, vaativat kontaktia ympäristön kanssa Diffuusio aineeseen ei toivottavaa 18

19 TiO 2 itsepuhdistuva pinta Kun titaanidioksidi altistetaan tarpeeksi energeettiselle säteilylle (UV), sen pinnalla tapahtuu tiettyjä reaktioita, jotka hajottavat orgaanisia yhdisteitä (mukaanl. likaa). Lisäksi pinnasta tulee vesihakuinen, eli vesipisara pinnalla ei pysy pisarana, vaan se leviää ja valuu pinnasta pois. TiO 2 :lla on siten kaksi funktiota: 1.hajottaa orgaanista likaa 2.tehostaa lian huuhtelemisen pois pinnalta A α > 90 B α < 15 α α The two figures above show a drop of water on the same nhalo TiO 2 -coated surface A) before and B) after UV-exposure. The contact angle α between the drop and the surface is used as a measure of hydrophilicity. The smaller the angle, the better. UV light 365 nm 1.0 mw/cm 2. 19

TiO 2 :lla on siten kaksi funktiota: 1.hajottaa orgaanista likaa 2.

20 nhalo TiO 2 on sekä... Keraaminen laatta Ei pinnoitettu Keraaminen laatta Pinnoitettu 100 nm 100 nm 20

21 ...vesihakuinen että H 2 O kontaktikulma, ABR nhalo Competition No coating 20 UV off UV altistus (365 nm), h 21

22 ...likaa hajottava Värikonsentraatio, C/Co ABR nhalo Competition No coating UV altistus (365 nm), min 22

23 Methylene blue testing reference washed as coated tile tile 23

24 Pintamodifikaatio... metallioksidihiukkanen 100 µm lasi Lasimaisille aineille, esim. tasolasi, pintamodifikaatio tarkoittaa pinnan peittämistä hiukkasilla, jotka diffundoituvat sisään aineeseen, ja siten aikaansaavat jonkun haluatun vaikutuksen. Väri, UV-suodatus jne. Pinta on yleensä kirkas 24

25 ...värjäys... CoO CoO Nanokokoiset metalli- ja metallioksidihiukkaset värjäävät lasin joko kolloidina tai liuosvärjäyksenä. Ag Ag 25

26 nhalo värikemia Alkuaine Väri natronkalkkilasissa Titaani Purple/Violet [43] Vanadiini Lavender blue [43] Green [43] Red [6] Yellow brown [43] Kromi Yellow/yellowish green [43] Green [43] Mangaani Violet [43], purple [26] Rauta Bluish green [26], blue [6] Yellowish green [26] Koboltti Blue [26] Colourless [26] Nikkeli Purple/grey [6] Kupari Green [43] Lähde: [6] Doremus R.H., [15] Harding F.L., [26] Nassau K., [43] Volf M.B. 26

27 nhalo värinäytteitä 27

28 ...pintamodifikaatio Vaikuttavia tekijöitä: 1. Hiukkasen diffuusio lasiin 2. Hiukkasen koko O O O O O Si O Si O Si O Si O O O O O 1. Lasin lämpötila 2. Lasin kemiallinen koostumus 3. Sopivien vakanssien määrä matriisissa 28

29 ...pintamodifikaatio Koboltin (Co II ) diffuusioprofiili natronkalkkilasissa 29

30 Ympäristö Kemiallinen turvallisuus: kantoaineet (di-vesi, alkoholit (metanoli, etanoli, 2- propanoli [isopropanoli], jne.) värjäävät raaka-aineet (metallinitraatit, metallisulfaatit ja alkoksidit) Prosessin pakokaasut: H 2 O, CO 2, NO x (SO x ) ja mahdollisesti CO sisältää hiukkasia Laite pitää olla suljettu/eristetty Pakokaasut suodatettava (teollisessa mittakaavassa) 30

31 nhalo laboratoriokäytössä C C 31

32 Lähde.: The British Museum

Samankaltaiset tiedostot

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L 1/5 Boliden Kevitsa Mining Oy Kevitsantie 730 99670 PETKULA Tutkimuksen nimi: Kevitsan vesistötarkkailu 2017, elokuu Näytteenottopvm: 22.8.2017 Näyte saapui: 23.8.2017 Näytteenottaja: Eerikki Tervo Analysointi