Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi,Hamidreza Salimi jazi
مهدی صالحی (استاد راهنما) حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Morteza Aghaee
مرتضی آقائی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

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
در این پژوهش خواص فیزیکی پوشش های مس ایجاد شد به روش پاشش حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از پودر مس تجاری برای پوشش دهی به روش پاشش حرارتی شعله ای با سرعت بالا با سه نسبت مختلف سوخت به اکسیژن استفاده شد. به دلیل عدم قابلیت پوشش دهی، پودر اولیه ذرات با اندازه کمتر از m? 25 حذف گردید و توزیع ذرات پودر توسط روش لیزر دیفرکشن اندازه گیری شد. پس از انجام عملیات پوشش دهی پوشش ها از سطح زیرلایه جدا شده و مورفولوژی و ریز ساختار پودر و پوشش توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی(SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. الگوی تفرق اشعه ایکس(XRD) پودر و پوشش ها جهت بررسی فازهای احتمالی و اثر کارسرد شدن ذرات در حین پاشش حرارتی تهیه شد. مقدار اکسیژن موجود در نمونه های پودر و پوشش نیز توسط دستگاه تعیین کننده اکسیژن مشخص شد. هدایت حرارتی پوشش هایی که از روی سطح جدا شدند در دو جهت ضخامت پوشش و موازی صفحه توسط دستگاه لیزرفلش اندازه گیری شد. هدایت الکتریکی پوشش ها نیز در دو جهت ضخامت و موازی صفحه پوشش توسط روش چهارنقطه ای(4-Point Probe) اندازه گیری شد. مقدار اکسیژن موجود در پوشش ها دو برابر مقدار اکسیژن پودر اولیه اندازه گیری شد. این اختلاف به علت اکسید شدن پودر ها قبل از برخورد با زیرلایه و در هنگام عبور از شعله پاشش حرارتی می باشد. هدایت حرارتی پوشش ها در دو جهت اندازه گیری شده متفاوت بودند. آنالیز تصویری پوشش ها نشان داد علت این اختلاف متفاوت بودن تعداد مرز ها در دو جهت بوده و با تغییر دانسیته مرز در پارامتر های مختلف پاشش HVOF هدایت حرارتی و الکتریکی پوشش تغییر می کند. پارامتر ضخامت میانگین اسپلت ها رابطه مستقیم با هدایت در جهات مختلف پوشش دارد و نقش اساسی در تعیین هدایت حرارتی و الکتریکی پوشش بازی می کند. هدایت حرارتی و الکتریکی پوشش پس از عملیات حرارتی آنیل در دمای °C 600 به مدت 6 ساعت افزایش قابل توجهی نشان داد و در مواردی نزدیک به هدایت حرارتی و الکتریکی مس آنیل شده شد. بررسی ساختار پوشش ها پس از آنیل حاکی از دانه های تبلور مجدد شده با اندازه بزرگتر از دانه های پودر و پوشش اولیه بوده است. همچنین آنیل موجب از بین رفتن کرنش دانه ها ناشی از عملیات پوشش دهی می گردد. کلمات کلیدی: پاشش حرارتی مس، HVOF، ناهمسانگردی خواص، هدایت حرارتی، مقاومت الکتریکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی