Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Hamidreza Salimi jazi
رحمت اله عمادي (استاد راهنما) حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Saeidfar
مجيد سعيدفر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

The Effect of the Plasma Gas and Process on the Plasma Erossion Behavior of Plasma Sprayed Yttria Coating
Plasma spray processes are widely used for ceramics coatings. Lots of efforts the quality of the coatings can be improved via increasing the in-flight particles temperature and their melting conditions. By increasing the enthalpy of the plasma gases and also improvement of the plasma jet, heat transfer through replacement of the conventional gases such as argon and helium with molecular gases such as (CO 2 , CH 4 ), the temperature and melting conditions of the in-flight particles can be improved. Yttrium oxide (Yttria) has properties in the form of coating with high chemical and heat stability and no phase changes up to 2200 0 C. One of important applica tion of yttria is its use in semiconductor manufacturing industry as a protective coating against plasma erosion atmosphere. In this research, Yttria powders were sprayed by two plasma guns (argon and CO 2 +CH 4 plasma) on aluminum substrates. Some of their physical and structural properties were investigated. Microscopic images of yttria coating deposited by CO 2 +CH 4 plasma have shown better cohesion, less porosities and non-melting particles due to the higher temperature of the in-flight particles. The results obtained from the phase analysis tests indicated the formation of a small amount of monoclinic phase. This phase could be converted to the cubic phase after heat treatment of the coatings. To study the erossion resistance of the yttria coating, two systems of plasma; plasma focus dry etching and reactive ion were employed. The results confirmed better resistance of yttria coatings deposited by CO 2 +CH 4 gases in plasma focus etching atmosphere. The effective factor is the smaller amount of structural defects, wider splats and lower density of splat boundaries on the surface of the coating. Keywords : Yttria, CACT and SG-100 Plasma Torch, Microstructue, Phase analysis, Reaction ion etching (RIE), Plasma focus (PF)
چکيده امروزه استفاده از روش هاي پاشش پلاسما جهت پوشش دهي انواع سراميک هاي ديرگداز با توجه به نقطه ذوب بالاي آن ها بسيار مورد توجه قرارگرفته است. يکي از راه هاي بهبود خواص پوشش هاي سراميکي، بالا بردن دماي ذرات پاششي و بهبود ذوب شوندگي آنها توسط افزايش آنتالپي و انتقال حرارت جت پلاسما است که بوسيله جايگزيني گازهاي متداول آرگون و هليوم با گازهاي مولکولي انجام مي شود. اکسيد ايتريم داراي پايداري شيميائي و حرارتي بالائي است و تا دماي °C 2200 دچار هيچگونه تغييرات فازي نمي شود و در اين حالت فاز غالب فاز مکعبي است. در اين پژوهش پوشش پودر اکسيدايتريم توسط دو روش پاشش پلاسما آرگون و CO 2 +CH 4 بر روي سطح زيرلايه‌اي آلومينيوم از گروه 6061 ايجاد شده و برخي از خواص فيزيکي و ريزساختاري آنها مورد مقايسه قرار گرفته است. در تصاوير ميکروسکوپ الکتروني پوشش ايتريا حاصل از پاشش پلاسما CO 2 +CH 4 ، اسپلت هاي تشکيل شده داراي اشکال منظم و دايره‌اي شکل بوده و از پهن شده‌گي مناسبتري برخوردار بودند و پوشش ايجاد شده از اين روش داراي انسجام وپيوند بهتر بين لايه هاي رسوب کرده، کمتر بودن ميزان تخلخل و ذرات ذوب نشده و در تهايت کيفيت بهتر ساختار نسبت به روش پاشش پلاسما آرگون بود، که دماي بالاتر ذرات ايتريا پاششي و ذوب کامل آنها و ايجاد ترشوندگي خوب بين قطرات مذاب و زيرلايه از مهمترين عوامل بهبود کيفيت ساختار بود. نتايج حاصل از انجام آزمون هاي آناليز فازي، نشان از شکل‌گيري مقدار ناچيزي از فاز مضر مونوکلينيک در ساختار پوشش داشت که اين فاز نامطلوب بدليل تغييرات حجمي که در هنگام تبديل به فاز مکعبي در اثر افزايش دما ايجاد مي‌کرد باعث ايجاد عيوبي در ساختار پوشش مي‌شد که با انجام يک مرحله عمليات حرارتي بر روي پوشش ها در دماي 1000 درجه سانتيگراد فاز مونوکلينيک حذف شد. بمنظور بررسي مقاومت فرسايش پلاسمائي پوشش ايتريا از دو سيستم زدايش خشک پلاسما کانوني و يون فعال استفاده شد و نتايج آزمون‌ها نشان داد که مقاومت پوشش ايتريا توليد شده توسط پلاسما گازهاي CO 2 +CH 4 در محيط زدايش پلاسما کانوني با توجه به تغييرات وزن آن قبل و بعد از زدايش بهتر از پوشش هاي ايجادي توسظ تفنگ پلاسماي آرگون بوده است که دليل آن را بايد در کم بودن ميزان عيوب ساختاري و کيفيت بالاتر پوشش در اين روش پاشش پلاسما جديد دانست. کلمات کليدي : ايتريا، پاشش پلاسما CACT وSG-100، ريزساختار، آناليز فازي، زدايش يون فعال (RIE)، پلاسما کانوني(PF)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی