مقایسه پلاسماهای اکسیژن ونیتروژن درتولیدلایه‌های نانو وکامپوزیت آلومیناوآلومینیوم

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 7، شماره 27، فروردین و اردیبهشت 1396، صفحه 57-66   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهدی یوسف زاده بیرق^{* 1}؛ صمد سبحانیان²؛ حمید نقش آرا³

¹گروه فیزیک ،دانشگاه آزاداسلامی، واحدعلوم وتحقیقات آذربایجان شرقی، تبریز-ایران

²گروه فیزیک ، دانشگاه آزاداسلامی، واحدتبریز، تبریز-ایران

³گروه حالت جامد، دانشکده فیزیک،دانشگاه تبریز، تبریز-ایران

تاریخ دریافت: 03 مرداد 1394،  تاریخ بازنگری: 21 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 27 خرداد 1396 

چکیده

     امروزه پلاسما کاربردهای وسیعی را در صنعت بخود اختصاص داده است. یکی از کاربردهای آن، لایه نشانی سطوح مواد مختلف به جهت بهبود و ایجاد خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی ویژه است . دراین پژوهش با استفاده از  مشعل پلاسمایی و کاربرد گازهای اکسیژن و نیتروژن مورد استفاده  به صورت عملی، پودر فلز آلومینیوم و اکسیدآلومینیوم  (آلومینا) بروی قطعات استیل نسوز به روش اسپری پلاسمایی لایه نشانی گردیده است. نتایج پس از بررسی قطعات با دستگاه  آنالیز اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی به موفقیت آمیز بودن این پروژه اذعان دارند. با توجه به تصاویر به دست آمده از میکرسکوپ الکترونی و اندازه ذرات لایه نشانی شده به این نکته می‌توان دست یافت که از این روش، در تولید قطعات ویژه صنعتی با لایه نشانی مواد نوین و روکش‌های نانومتری می‌توان استفاده نمود. همچنین با استفاده از دو نوع ماده، پودر فلز آلومینیوم و آلومینا که اکسید غیر فلزی است، لایه‌ای کامپوزیت متشکل از آلومینا و آلومینیوم به دست آمدو نیز برتری استفاده از مشعل پلاسمای اکسیژنی نسبت به مشعل پلاسمای نیتروژنی در این پروژه مشخص شد.
     پوشش دهی آلیاژها، پرکاربردترین وگسترده‌ترین روش جلوگیری از تخریب مواد در دماهای بالا می‌باشد. با استفاده از مشعل پلاسمایی اکسیدهایی که دمای دیرگدازی بسیار بالایی دارند وتوسط روش‌های معمولی نمی‌توان آن‌ها را ذوب و اسپری کرد می‌توانند لایه نشانی شوند: مانند آلومینا وسیلیس وزیرکونیا.

کلیدواژه‌ها

پلاسما؛ مشعل پلاسمایی؛ اسپری پلاسمایی؛ لایه نشانی؛ پلاسمای اکسیژن؛ پلاسمای نیتروژن؛ لایه نشانی آلومینا؛ لایه نشانی آلومینیوم

عنوان مقاله [English]

Comparison of oxygen and nitrogen plasmas for production of nano-composite layers of alumina and aluminium

نویسندگان [English]

M Yousefzadeh¹؛ S Sobhanian²؛ H Naghshara³

چکیده [English]

Nowadays plasma has found wide industrial applications. One of these applications is layer deposition for surface modification and creating special physico- chemical and mechanical properties for the deposited layer. In this research work, a plasma torch is designed and manufactured for deposition of some non-metallic and metallic oxides on refractory stainless steel substrate via plasma spraying. (X-Ray Diffract meter)XRD  results confirm the formation of designed layers. Scanning Electron Microscope (SEM) also illustrates the formation of different Macromolecules (Nano-sized) on the surfaces of the samples. Alloy Coating is widely used to prevent the surface material destructions at high temperatures .One can use Plasma Torches to deposit refractory oxide like (Al2O3, SiO2, TiO2, and ZrO2) which have high melting points and it is not possible to melt and spray them with conversional methods.        

کلیدواژه‌ها [English]

Plasma؛ Plasma spray, Plasma torch coating, deposition, Oxygen plasma, Nitrogen plasma, Deposition of Alumina, Deposition of Aluminum

مراجع

1-J. ReeceRoth, Industrial Plasma Engineering-IOP.Publishing,London, 2001.

 

2- P. Fauchais..; “Understanding Plasma Spraying”; J Phys D: Appl Phys; 37:R86-R108, 2004.

 

3- C.E Mancini.,C.C Berndt,L. Sun,A. Kucuk; “Porosity determinations in thermally sprayed hydroxyapatite coatings”; J. Mat. Sci.; 36: 3891-96,2001.                                        

.

4- L. Sun.,C.C Berndt.,C.P. Grey.; “Phase, structural and microstructural investigations of plasma sprayed hydroxyapatite coatings”; Materials Science and Engineering: A360: 70-84, 2003.

 

5- F. Nadeau,L. Pouliot andJ. Blain  Thermal Spray: Surface Engineering via Applied Research ed C C Berndt (Ohio, USA: ASM International Materials Park) pp. 1131–7, 2000.

 

6- T. Haure, ADenoirjean, P.Tristant, H.Hidalgo, S.Koram andP.  Fauchais 2004 Alumina splat on alumina substrate Proc. ITSC (Osaka, Japan,) at press, 2004.

 

 

7-  Sobhanian S.,Low Temperature Plasma Sources, Workshop On low Temperrature Plasma And Their Applicatins,Tabriz university.

 

8- Farancies,F.chen.1994.Industrial Applaication of Low Temperature Plasma Physics.Part A.Unive.california.

 

9- Pfender,E., Fincke,J.R. and R. Spores, "Entrainment of Cold Gas into thermal PlasmaJets," Plasma Chem. Plasma Process. 11, 529-543,1991.

 

10- Mauer,G., Vasen,R., Stover ,D., "Atmospheric plasma spraying of yttria-stabilized zirconia coatings with specific porosity" , Surface & Coatings Technology 204, 172–179,2009.

 

11- Leal-Quiros,Ed bertho,Plasma Processing of Municipal Solid Waste,Brazilian Journal of Physics34(2004)

 

12- Rointan,F.Bunshah.2001.Handbook of preposition Technologies for Film and Coating.

 

13- Smagorinski,   M.E.,   and   Tsanrizos,   P.G., “Production   of   Spherical   Titanium   Powder   by   PlasmaAtomization”, Proceedings of PM2TEC Conference, Orlando, USA, p.3-248 – 3-260, 2002.

 

14- Indian Journal of Engineering & Materials Sciences Vol.17,June2010,pp199-207.