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Erschienen in: Journal of Visualization 1/2016

01.02.2016 | Regular Paper

Optimization of the injection with a twin-fluid atomizer for suspension plasma spray process using three non-intrusive diagnostic tools

verfasst von: E. Aubignat, M. P. Planche, D. Billieres, A. Allimant, L. Girardot, Y. Bailly, G. Montavon

Erschienen in: Journal of Visualization | Ausgabe 1/2016

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Abstract

Suspension injection is a crucial point for suspension plasma spray, an emerging coating process. It must satisfy several requirements such as stability, reproducibility, high yield of suspension particles penetrating the plasma core. Indeed, the particles should follow a proper trajectory inside the plasma in order to be well treated and accelerated. Thus, the quality of the injection has a direct effect on the coating microstructure, therefore on the properties. This study focuses on the three-step characterization of a twin-fluid atomizer, without and within the plasma. While varying gas or suspension flow rates, the spray was firstly observed thanks to a shadowgraphy system. This system uses a short-pulsed diode laser in a back illumination configuration and a robust image processing software, allowing the detection of suspension droplets, even within a high emissive plasma. Secondly, droplet size measurements were performed via laser diffraction. Thirdly, droplet velocities were measured using a particle image velocimetry system. The combination of the results obtained by these techniques helped us to understand how gas and suspension flow rates impact on droplets size and velocity distributions and finally how one could select the best injection conditions. The injector characterization was completed by coating manufacturing and microstructure analysis.

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Literatur
Zurück zum Zitat Bertolissi G, Chazelas C, Bolelli G, Lusvarghi L, Vardelle M, Vardelle A (2012) Engineering the microstructure of solution precursor plasma-sprayed coatings. J Therm Spray Technol 21:1148–1162. doi:10.1007/s11666-012-9789-3 CrossRef Bertolissi G, Chazelas C, Bolelli G, Lusvarghi L, Vardelle M, Vardelle A (2012) Engineering the microstructure of solution precursor plasma-sprayed coatings. J Therm Spray Technol 21:1148–1162. doi:10.​1007/​s11666-012-9789-3 CrossRef
Zurück zum Zitat Delbos C (2004) Contribution à la compréhension de l’injection par voie liquide de céramiques (Y.S.Z., Pérovskite,…) ou métaux (Ni,…) dans un plasma d’arc soufflé afin d’élaborer des dépôts finement structurés pour S.O.F.Cs. Dissertation, Université de Limoges Delbos C (2004) Contribution à la compréhension de l’injection par voie liquide de céramiques (Y.S.Z., Pérovskite,…) ou métaux (Ni,…) dans un plasma d’arc soufflé afin d’élaborer des dépôts finement structurés pour S.O.F.Cs. Dissertation, Université de Limoges
Zurück zum Zitat Delbos C, Fazilleau J, Rat V, Coudert J, Fauchais P, Pateyron B (2006) Phenomena involved in suspension plasma spraying part 2: zirconia particle treatment and coating formation. Plasma Chem Plasma Process 26:393–414. doi:10.1007/s11090-006-9020-8 CrossRef Delbos C, Fazilleau J, Rat V, Coudert J, Fauchais P, Pateyron B (2006) Phenomena involved in suspension plasma spraying part 2: zirconia particle treatment and coating formation. Plasma Chem Plasma Process 26:393–414. doi:10.​1007/​s11090-006-9020-8 CrossRef
Zurück zum Zitat Etchart-Salas R (2007) Projection par plasma d’arc de particules submicroniques en suspension. Approche expérimentale et analytique des phénomènes impliqués dans la reproductibilité et la qualité des dépôts. Dissertation, Université de Limoges Etchart-Salas R (2007) Projection par plasma d’arc de particules submicroniques en suspension. Approche expérimentale et analytique des phénomènes impliqués dans la reproductibilité et la qualité des dépôts. Dissertation, Université de Limoges
Zurück zum Zitat Fauchais P, Etchart-Salas R, Rat V, Coudert J, Caron N, Wittmann-Ténèze K (2008) Parameters controlling liquid plasma spraying: solutions, sols, or suspensions. J Therm Spray Technol 17:31–59. doi:10.1007/s11666-007-9152-2 CrossRef Fauchais P, Etchart-Salas R, Rat V, Coudert J, Caron N, Wittmann-Ténèze K (2008) Parameters controlling liquid plasma spraying: solutions, sols, or suspensions. J Therm Spray Technol 17:31–59. doi:10.​1007/​s11666-007-9152-2 CrossRef
Zurück zum Zitat Fazilleau J (2003) Contribution à la compréhension des phénomènes impliqués dans la réalisation de dépôts finement structurés d’oxydes par projection de suspensions par plasma. Dissertation, Université de Limoges Fazilleau J (2003) Contribution à la compréhension des phénomènes impliqués dans la réalisation de dépôts finement structurés d’oxydes par projection de suspensions par plasma. Dissertation, Université de Limoges
Zurück zum Zitat Fazilleau J, Delbos C, Rat V, Coudert J, Fauchais P, Pateyron B (2006) Phenomena involved in suspension plasma spraying part 1: suspension injection and behavior. Plasma Chem Plasma Process 26:371–391. doi:10.1007/s11090-006-9019-1 CrossRef Fazilleau J, Delbos C, Rat V, Coudert J, Fauchais P, Pateyron B (2006) Phenomena involved in suspension plasma spraying part 1: suspension injection and behavior. Plasma Chem Plasma Process 26:371–391. doi:10.​1007/​s11090-006-9019-1 CrossRef
Zurück zum Zitat Heimann R (2008) Plasma spray coating: principles and applications. Wiley, Weinheim Heimann R (2008) Plasma spray coating: principles and applications. Wiley, Weinheim
Zurück zum Zitat Kassner H, Siegert R, Hathiramani D, Vassen R, Stoever D (2007) Application of suspension plasma spraying (SPS) for manufacture of ceramic coatings. J Therm Spray Technol 17:115–123. doi:10.1007/s11666-007-9144-2 CrossRef Kassner H, Siegert R, Hathiramani D, Vassen R, Stoever D (2007) Application of suspension plasma spraying (SPS) for manufacture of ceramic coatings. J Therm Spray Technol 17:115–123. doi:10.​1007/​s11666-007-9144-2 CrossRef
Zurück zum Zitat Khatim O, Planche M-P, Dembinski L, Bailly Y, Coddet C (2010) Processing parameter effect on the splat diameters of the droplets produced by liquid metal atomization using De Laval nozzle. Surf Coat Technol 205:1171–1175. doi:10.1016/j.surfcoat.2010.08.032 CrossRef Khatim O, Planche M-P, Dembinski L, Bailly Y, Coddet C (2010) Processing parameter effect on the splat diameters of the droplets produced by liquid metal atomization using De Laval nozzle. Surf Coat Technol 205:1171–1175. doi:10.​1016/​j.​surfcoat.​2010.​08.​032 CrossRef
Zurück zum Zitat Lefebvre AH (1989) Atomizations and sprays. CRC Press, London Lefebvre AH (1989) Atomizations and sprays. CRC Press, London
Zurück zum Zitat Marchand O (2010) Etude du procédé de projection plasma de suspensions pour l’élaboration du coeur de pile à combustible SOFC. Dissertation, Université de Franche-Comté, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard Marchand O (2010) Etude du procédé de projection plasma de suspensions pour l’élaboration du coeur de pile à combustible SOFC. Dissertation, Université de Franche-Comté, Université de Technologie de Belfort-Montbéliard
Zurück zum Zitat Marchand O, Girardot L, Planche M-P, Bertrand P, Bailly Y, Bertrand G (2011) An insight into suspension plasma spray: injection of the suspension and its interaction with the plasma flow. J Therm Spray Technol 20:1310–1320. doi:10.1007/s11666-011-9682-5 CrossRef Marchand O, Girardot L, Planche M-P, Bertrand P, Bailly Y, Bertrand G (2011) An insight into suspension plasma spray: injection of the suspension and its interaction with the plasma flow. J Therm Spray Technol 20:1310–1320. doi:10.​1007/​s11666-011-9682-5 CrossRef
Zurück zum Zitat Pawlowski L (1995) The science and engineering of thermal spray coatings. Wiley, Chichester Pawlowski L (1995) The science and engineering of thermal spray coatings. Wiley, Chichester
Zurück zum Zitat Pilch M, Erdman CA (1987) Use of breakup time data and velocity history data to predict the maximum size of stable fragments for acceleration-induced breakup of a liquid drop. Int J Multiph Flow 13:741–757. doi:10.1016/0301-9322(87)90063-2 CrossRef Pilch M, Erdman CA (1987) Use of breakup time data and velocity history data to predict the maximum size of stable fragments for acceleration-induced breakup of a liquid drop. Int J Multiph Flow 13:741–757. doi:10.​1016/​0301-9322(87)90063-2 CrossRef
Zurück zum Zitat Raffel M, Willert C-E, Kompenhans J (1998) Particle image velocimetry—a practical guide. Springer, BerlinCrossRef Raffel M, Willert C-E, Kompenhans J (1998) Particle image velocimetry—a practical guide. Springer, BerlinCrossRef
Zurück zum Zitat Toma F-L, Berger L, Jacquet D, Wicky D, Villaluenga I, de Miguel Y, Lindeløv J (2009) Comparative study on the photocatalytic behaviour of titanium oxide thermal sprayed coatings from powders and suspensions. Surf Coat Technol 203:2150–2156. doi:10.1016/j.surfcoat.2008.10.022 CrossRef Toma F-L, Berger L, Jacquet D, Wicky D, Villaluenga I, de Miguel Y, Lindeløv J (2009) Comparative study on the photocatalytic behaviour of titanium oxide thermal sprayed coatings from powders and suspensions. Surf Coat Technol 203:2150–2156. doi:10.​1016/​j.​surfcoat.​2008.​10.​022 CrossRef
Metadaten
Titel
Optimization of the injection with a twin-fluid atomizer for suspension plasma spray process using three non-intrusive diagnostic tools
verfasst von
E. Aubignat
M. P. Planche
D. Billieres
A. Allimant
L. Girardot
Y. Bailly
G. Montavon
Publikationsdatum
01.02.2016
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Journal of Visualization / Ausgabe 1/2016
Print ISSN: 1343-8875
Elektronische ISSN: 1875-8975
DOI
https://doi.org/10.1007/s12650-015-0281-2

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