Skip to main content
Mehdi Salehi,Hamidreza Salimi jazi
مهدي صالحي (استاد راهنما) حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما)
Morteza Aghaee
مرتضي آقائي


دانشکده مهندسی مواد
Master of Science (MSc)


Characterization of Copper Coatings Deposited by Thermal Spray for Thermal and Electrical Conductivity Applications
In the current study, copper coatings were succesfully deposited on steel substrates by thermal spraying for electrical and thermal conductivity applications.The commercially available copper powder particles were used for deposition by a HVOF system using three different fuel/oxygen ratio.The powder size distribution was measured by laser diffraction method. After deposition, coatings were seperated from substrate and the morphology and microstructure of the coatings and initial copper powders were evaluated by optical and scanning electron microscopy (SEM). The X-ray diffraction pattern (XRD) of copper powder and coatings were utilized to determine phase composition and the residual stresses induced during deposition. Oxygen content of coatings was determined by LECO-T300 oxygen determiner. The thermal conductivity of coatings was measured in two directions, through thickness (TT) and in-plane (IP) by laser flash apparatus. The electrical resistivity of coatings was measured in the same directions by the four-point probe method. Cross section microstruccture of coatings revealed the general defects of thermal spray coatings such as pores, intersplat cracks and diffusion bonding between splats. Oxygen content of coatings was two times higher than that of copper powder. The thermal and electrical conductivity of coatings were different in-plane and through thickness of the coatings. Image analysis revealed that the number of splats are different in two directions and as the number of splats changes in one direction, the thermal and electrical conductivity changes. Thermal and electrical conductivity of coatings improved after annealing for 6 hours at temperature of 600 °C. The grain size within the splats became larger after heat treatment indicated that recrystallization accured during heat treatment. This recrystallization was due to existance of the high amount of strain energy i the coatings. Annealing can relief the effects of particle strains that have been created during the coating process. It concluded that splat interfaces were the prominent phenomena for decreasing the thermal and electrical properties. Moreover residual strains and the grain structure within the splats were the other sources for decreasing properties. Key words: Copper coatings, HVOF, Anisotropy of properties, Thermal conductivity, Electrical resistivity
چکيده در اين پژوهش خواص فيزيکي پوشش هاي مس ايجاد شد به روش پاشش حرارتي مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور از پودر مس تجاري براي پوشش دهي به روش پاشش حرارتي شعله اي با سرعت بالا با سه نسبت مختلف سوخت به اکسيژن استفاده شد. به دليل عدم قابليت پوشش دهي، پودر اوليه ذرات با اندازه کمتر از m? 25 حذف گرديد و توزيع ذرات پودر توسط روش ليزر ديفرکشن اندازه گيري شد. پس از انجام عمليات پوشش دهي پوشش ها از سطح زيرلايه جدا شده و مورفولوژي و ريز ساختار پودر و پوشش توسط ميکروسکوپ نوري و الکتروني روبشي(SEM) مورد ارزيابي قرار گرفت. الگوي تفرق اشعه ايکس(XRD) پودر و پوشش ها جهت بررسي فازهاي احتمالي و اثر کارسرد شدن ذرات در حين پاشش حرارتي تهيه شد. مقدار اکسيژن موجود در نمونه هاي پودر و پوشش نيز توسط دستگاه تعيين کننده اکسيژن مشخص شد. هدايت حرارتي پوشش هايي که از روي سطح جدا شدند در دو جهت ضخامت پوشش و موازي صفحه توسط دستگاه ليزرفلش اندازه گيري شد. هدايت الکتريکي پوشش ها نيز در دو جهت ضخامت و موازي صفحه پوشش توسط روش چهارنقطه اي(4-Point Probe) اندازه گيري شد. مقدار اکسيژن موجود در پوشش ها دو برابر مقدار اکسيژن پودر اوليه اندازه گيري شد. اين اختلاف به علت اکسيد شدن پودر ها قبل از برخورد با زيرلايه و در هنگام عبور از شعله پاشش حرارتي مي باشد. هدايت حرارتي پوشش ها در دو جهت اندازه گيري شده متفاوت بودند. آناليز تصويري پوشش ها نشان داد علت اين اختلاف متفاوت بودن تعداد مرز ها در دو جهت بوده و با تغيير دانسيته مرز در پارامتر هاي مختلف پاشش HVOF هدايت حرارتي و الکتريکي پوشش تغيير مي کند. پارامتر ضخامت ميانگين اسپلت ها رابطه مستقيم با هدايت در جهات مختلف پوشش دارد و نقش اساسي در تعيين هدايت حرارتي و الکتريکي پوشش بازي مي کند. هدايت حرارتي و الکتريکي پوشش پس از عمليات حرارتي آنيل در دماي °C 600 به مدت 6 ساعت افزايش قابل توجهي نشان داد و در مواردي نزديک به هدايت حرارتي و الکتريکي مس آنيل شده شد. بررسي ساختار پوشش ها پس از آنيل حاکي از دانه هاي تبلور مجدد شده با اندازه بزرگتر از دانه هاي پودر و پوشش اوليه بوده است. همچنين آنيل موجب از بين رفتن کرنش دانه ها ناشي از عمليات پوشش دهي مي گردد. کلمات کليدي: پاشش حرارتي مس، HVOF، ناهمسانگردي خواص، هدايت حرارتي، مقاومت الکتريکي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی