لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 12
پوشش عایق های الکتریکی
مقدمه
مواد نانوساختار هم‌اکنون در حال پیدا کردن مصارف گسترده‌ای به ویژه در الکترونیک، مکانیک، فوتونیک، مغناطیس و مواد زیست دارویی می‌باشند. مواد نانوساختاری در مقایسه با مواد مشابهی که دارای همان ترکیب بوده ولی اندازه کریستالی معمولی دارند، دارای خواص بسیار بهتری هستند. خواص مکانیکی این مواد نیز به علت اندازه مناسب ذراتشان بسیار مطلوب است [1].
اصلاح سطوح فلزی برای دستیابی به مقاومت در برابر سایش و خوردگی، روشی مناسب از لحاظ تجاری می‌باشد. کروم سخت (ترسیب شده با الکترود) یکی از موادی است که به صورت گسترده برای پوشش‌های محافظ به کار می‌رود. پوشش‌های سرامیکی ـ چه به شکل تک فازی و چه به شکل کامپوزیتی ـ نیز معمول می‌باشند و با استفاده از روش پلاسما ـ اسپری به کار می‌روند. در این روش، ماده پوشاننده (غالباً به شکل پودر) درون یک جریان پلاسما پاشیده شده، در آن گرم شده، به سوی سطح مقصد شتاب داده می‌شود. پس از پوشاندن سطح، سرامیک به سرعت سرد شده و یک لایه پوششی ایجاد می‌کند [2و3].
هر دو روش پوشش با کروم و سرامیک دارای مشکلات مختلفی است که می‌تواند کاربرد آنها را محدود کند. در روش پوشش‌دهی الکترودی با کروم، از مواد خطرناکی استفاده می‌شود. استفاده از انواع روش‌های حفاظت از محیط زیست، استفاده از کروم سخت را بسیار گران قیمت می‌کند. پوشش‌های پلاسما ـ اسپری سرامیکی با در نظر گرفتن هزینه‌های تمیزکاری ارزان‌تر از کروم می‌باشند؛ ولی ترد بوده و در چسبندگی به سطح دارای محدودیت می‌باشند که برای کروم سخت نیز به عنوان مشکل به حساب می‌آید، لذا نیاز به مواد بهتر برای احساس می‌شود و محققان هم‌اکنون به دنبال یافتن مواد جانشین می‌باشند [2].در پنج سال گذشته کنسرسیومی از شرکت‌ها، دانشگاه‌ها و پرسنل نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا به نوع جدیدی از پوشش‌های سرامیکی نانوساختار مقاوم در برابر سایش دست یافته‌اند. رهبری این کنسرسیوم بر عهده Intrament و دانشگاه Connecticut بوده و اعضای آن از این قرارند: شرکت A&A ، دانشگاه راتگرز، مؤسسه فناوری استیونز، مرکز جنگ سطحی نیروی دریایی (بخش Carderock) و کارخانه کشتی‌سازی نیروی دریایی آمریکا. این طرح را دفتر تحقیقاتی نیروی دریایی آمریکا تعریف کرده، موضوع آن دست یافتن به آن عده از خواص مکانیکی و سایشی می‌باشد که با استفاده از مواد معمول قابل دستیابی نیستند. منظور از مواد معمول، مواد با ساختار میکرونی یا بزرگ‌تر می‌باشد [1].نانوساختارها، ساختارهای بسیار ریزی هستند که ابعادی کمتر از 100 نانومتر دارند. این اندازه می‌تواند اندازه دانه، قطر ذره یا فیبر و یا ضخامت لایه باشد (شکل1). تغییرات عمده در خواص مواد با کوچک شدن اندازه میکروساختارها به دو علت است: اول اینکه با کوچک شدن اندازه دانه، تعداد اتم‌ها در مرزها یا سطوح به شدت افزایش می‌یابد. در یک ماده پلی‌کریستال با اندازه دانه 10 نانومتر، %50 از اتم‌ها در مرزهای دانه حضور دارند که باعث ایجاد ماده‌ای با خواص بسیار متفاوت از حالت معمول ماده می‌شود و علت دیگر به این قاعده مربوط می‌شود که بسیاری از خواص فیزیکی تحت تأثیر یک طول ویژه قرار دارند. وقتی اندازه ماده از این مقدار کمتر می‌شود خواص به شدت تغییر می‌کند. تاکنون به علت ناتوانی در تولید یکپارچه مواد با کیفیت بالا، این تغییرات در خواص و مدهای خستگی به خوبی
شناخته نشده بود. این وضعیت با دستیابی به موفقیت‌هایی در زمینه تولید نانومواد و همچنین یافتن روابط درونی بین خواص در مقیاس نانو با ساختار و خواص در مقیاس بزرگ به سرعت در حال تغییر است [1].
تولید پوشش‌های نانوسرامیک
راهبرد گسترش مواد پوششی نانوساختار، بر روی ترکیبات پوشش‌های فعلی و استفاده از لوازم ته‌نشین‌سازی موجود برای تولید آنها متمرکز شده است. تنها با تغییر اندازه ساختار پوشش‌ها، کاربرد آنها بسیار ساده‌تر شده است. یکی از پوشش‌های در حال گسترش، یک نانوسرامیک با ترکیبAl2O3-13TiO2 می‌باشد. این پوشش مقاومت سایشی و قدرت اتصالی بالایی از خود نشان می‌دهد که در سرامیک‌های معمول دیده نمی‌شود. در حال حاضر از این ماده در پوشش دادن سطح کشتی‌ها و زیردریایی‌های نیروی دریایی ایالات متحده آمریکا استفاده می‌شود که باعث کاهش هزینه‌های ناشی از خوردگی و سایش شده است [1و4].
روش پلاسما ـ اسپری که برای تولید پوشش‌های سرامیکی استفاده می‌شود از لحاظ نظری بسیار ساده بوده، ولی در عمل بسیار پیچیده است. یک گاز بی‌اثر از درون
یک منطقه تخلیه الکتریکی می‌گذرد و تا دمای بسیار بالا گرم می‌شود (معمولاً K10000 تا 20000)، پلاسما که سریعاً در حال انبساط است با فشار از درون یک نازل که مقابل سطح مقصد قرار گرفته است با سرعتی بین 1200 تا 1500 متر بر ثانیه به بیرون رانده می‌شود. ذرات به درون پلاسما پاشیده و در آن گرم شده، شتاب می‌گیرند. چون پلاسما و ذرات هر دو داغ هستند نیاز به گرم کردن سطح، حداقل می‌باشد. پیچیدگی، ناشی از تعداد زیاد عواملی است که باید انتخاب شوند و می‌توانند روی ساختار و خواص سطح تأثیر بگذارند. دما و سرعت پلاسما به نیروی اعمالی بر تفنگ، نوع گاز و شدت جریان گاز مصرفی بستگی دارد. معمولاً دو گاز به کار می‌رود، یک گاز بی‌اثر مثل هلیوم یا آرگون و یک گاز دیگر مثل هیدروژن. عوامل دیگر تأثیرگذار عبارتند از : ساختار ذرات پودر، فاصله تفنگ تا سطح مقصد، محل و زاویه پاشنده‌های پودر و نحوه آماده‌سازی سطح مقصد [4].پلاسما ـ اسپری کردن نانوساختارها با چند پیچیدگی روبه‌روست: اول اینکه نانوذرات نمی‌توانند با پاشش اجزا درون پلاسما پاشیده شوند. اجزای خیلی کوچک فاقد مومنتوم کافی برای نفوذ به درون پلاسما یا برخورد به سطح مقصد هنگام نزدیک شدن پلاسما به سطح می‌باشند. برای پاشیده شدن، اجزا باید کنار هم انباشته شوند تا ذراتی به قطر 100-30 میکرون تشکیل دهند. برای نانوکامپوزیت Al2O3-13TiO2 این کار از طریق پخش کردن نانوذرات آلومینیوم و تیتانیوم در یک مایع حاوی یک ماده منعقد‌کننده و خشک کردن پاششی انجام می‌شود. اگر نیاز باشد اجزای میکرونی نیز برای تشکیل مجموعه‌های ساختاری در کنارهم قرار می‌گیرند [2و3].
تحقیق درباره پوشش عایق های الکتریکی