Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Hamidreza Salimi jazi
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Majid Saeidfar
مجید سعیدفر

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)
امروزه استفاده از روش های پاشش پلاسما جهت پوشش دهی انواع سرامیک های دیرگداز با توجه به نقطه ذوب بالای آن ها بسیار مورد توجه قرارگرفته است. یکی از راه های بهبود خواص پوشش های سرامیکی، بالا بردن دمای ذرات پاششی و بهبود ذوب شوندگی آنها توسط افزایش آنتالپی و انتقال حرارت جت پلاسما است که بوسیله جایگزینی گازهای متداول آرگون و هلیوم با گازهای مولکولی انجام می شود. اکسید ایتریم دارای پایداری شیمیائی و حرارتی بالائی است و تا دمای °C 2200 دچار هیچگونه تغییرات فازی نمی شود و در این حالت فاز غالب فاز مکعبی است. در این پژوهش پوشش پودر اکسیدایتریم توسط دو روش پاشش پلاسما آرگون و CO 2 +CH 4 بر روی سطح زیرلایه‌ای آلومینیوم از گروه 6061 ایجاد شده و برخی از خواص فیزیکی و ریزساختاری آنها مورد مقایسه قرار گرفته است. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی پوشش ایتریا حاصل از پاشش پلاسما CO 2 +CH 4 ، اسپلت های تشکیل شده دارای اشکال منظم و دایره‌ای شکل بوده و از پهن شده‌گی مناسبتری برخوردار بودند و پوشش ایجاد شده از این روش دارای انسجام وپیوند بهتر بین لایه های رسوب کرده، کمتر بودن میزان تخلخل و ذرات ذوب نشده و در تهایت کیفیت بهتر ساختار نسبت به روش پاشش پلاسما آرگون بود، که دمای بالاتر ذرات ایتریا پاششی و ذوب کامل آنها و ایجاد ترشوندگی خوب بین قطرات مذاب و زیرلایه از مهمترین عوامل بهبود کیفیت ساختار بود. نتایج حاصل از انجام آزمون های آنالیز فازی، نشان از شکل‌گیری مقدار ناچیزی از فاز مضر مونوکلینیک در ساختار پوشش داشت که این فاز نامطلوب بدلیل تغییرات حجمی که در هنگام تبدیل به فاز مکعبی در اثر افزایش دما ایجاد می‌کرد باعث ایجاد عیوبی در ساختار پوشش می‌شد که با انجام یک مرحله عملیات حرارتی بر روی پوشش ها در دمای 1000 درجه سانتیگراد فاز مونوکلینیک حذف شد. بمنظور بررسی مقاومت فرسایش پلاسمائی پوشش ایتریا از دو سیستم زدایش خشک پلاسما کانونی و یون فعال استفاده شد و نتایج آزمون‌ها نشان داد که مقاومت پوشش ایتریا تولید شده توسط پلاسما گازهای CO 2 +CH 4 در محیط زدایش پلاسما کانونی با توجه به تغییرات وزن آن قبل و بعد از زدایش بهتر از پوشش های ایجادی توسظ تفنگ پلاسمای آرگون بوده است که دلیل آن را باید در کم بودن میزان عیوب ساختاری و کیفیت بالاتر پوشش در این روش پاشش پلاسما جدید دانست. کلمات کلیدی : ایتریا، پاشش پلاسما CACT وSG-100، ریزساختار، آنالیز فازی، زدایش یون فعال (RIE)، پلاسما کانونی(PF)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی