- شهریور ۱۶, ۱۳۹۸
- ارسال شده توسط: تاراپوشش
- بخش: سایر پوشش ها
نانومواد و فرآیندهای پوشش دهی
به طور کلی به دستهای از مواد که دارای ویژگیهای زیر باشد نانومواد میگویند:
الف) یکی از اجزای آن(ساختار یا اجزای سازنده) دارای ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر باشد.
ب) نســبت به حالت متداول دارای خواص ویژه و منحصر به فردی باشــد. مانند خواص مطلوب مقاوم به سایش، فرسایش و خوردگی، زیست سازگاری، کاهش ضریب اصطکاک و…
نانو پوششها به سه دسته ی اصلی نانوذرات چسبانده شده روی زیر لایه، روکشهای بلوری با ساختار نانومتری و لایه های نازک تقسیم میشوند. در دسته ی اول با استفاده ازعوامل چسباننده، نانوذرات در کنار هم چسبیده میشوند و پوششی ایجاد خواهد شد که خواص مشابه خواص نانوذرات دارد. در دسته ی دوم چیدمان اتم های مواد درون دانه ها به شکل بلوری و منظم و در جهت هایی خاص کنار هم قرار گرفته اند. در دسته ی سوم نیز پوشش ضخامت بسیار کمی در محدوده ی 1 تا 100 نانومتر دارد.
پوشش های نانو میتوانند دارای لایه ی سطحی آبگریز(دفع آب) و اولئوفوبیک(دفع روغن) باشد. این پوشش ها دوستدار محیط زیست، مقاوم به خوردگی یا اکسیداسیون، مقاوم در برابر اشعهی ماوراء بنفش و درجه حرارت بالا هستند. همچنین، نانو پوشش ها بسیار سخت هستند. علت سختی این پوشش ها را باتوجه به قانون هال–پچ میتوان اثبات کرد. این رابطه بیــان میکند رابطه معکوســی بیــن اندازه دانــه(همان ریزســاختار تشکیل دهنده پوشش) و ســختی آن وجود دارد. در نتیجه، اگر ریزســاختار پوشــش به ابعاد نانومتــر(تا 10نانومتر) برسد، حداکثر ســختی به دست می آید.
روشهای اعمال پوشش های نانوساختار
اعمال پوششهای نانوساختار با روشهای متفاوتی امکانپذیر است. در این روشها از پیشمادههای فاز مایع (مانند آبکاری)، نیمه مذاب (مانند پلاسما اسپری) و بخار استفاده میشود. برای نیازهای صنعتی، با توجه به کاربرد و خواص نهایی خواسته شده از قطعات، ابزارها، قالبها و غیره از هر یک از روشهای مهندسی سطح استفاده میشود.
روشهای لایه نشانی نانو پوشش ها را میتوان به سه دسته ی زیر تقسیم کرد:
الف)حالت مذاب یا نیمه مذاب
لایه نشانی در این حالت شامل روش های لیزر و پاشش حرارتی و جوشکاری میشود.
- پاشش حرارتی:
در این فرآیند برای ایجاد پوشش مورد نظر از پودر استفاده میشود. به این صورت که پودر با قدرت زیاد به سمت قطعه پاشیده شده و پرتو لیزر در مسیر لیزر قرار داده میشود که باعث گرمشدن محیط و ذوب شدن پودرها میشود. با تماس پودر با سطح به دلیل اختلاف دما سریع سرد شده و پوشش با ساختار نانو تشکیل میشود.
شکل 1- تصویر شماتیکی از فرآیند پاشش حرارتی.
ب)حالت محلول
لایه نشانی در این حالت شامل روش های رسوبدهی محلول شیمیایی، رسوب دهی الکتروشیمیایی و سل-ژل میشود.
- سل- ژل:
در این روش با تهیه ی محلول از ماده ای که قرار است پوشش داده شود و حرارت دادن آن، محلول به یک ماده ی ژلاتینی تبدیل می شود. با ادامه حرارت دادن، مواد معلق موجود در محلول روی زیرلایه، رسوب داده خواهد شد. در نتیجه یک لایه ی پیوسته ی نانومتری تشکیل میشود. لازم به ذکر اسن که در این حالت پوشش دارای تخلخل هایی است که برخی خواص آن را تضعیف میکند.
شکل 2- شماتیکی از فرآیند سل- ژل.
ج)حالت گازی
لایه نشانی در این حالت نیز شامل روش های PVD(رسوبدهی فیزیکی بخار)، CVD(رسوبدهی شیمیایی بخار) ، IBAD(رسوبگذاری با بهره گیری از پرتو یونی) میباشد.
- رسوب دهی فیزیکی بخار(PVD):
با افزایش تدریجی دما تعداد ذراتی که از سطح کنده میشوند، افزایش پیدا کرده و در سطح به مقدار معینی می رسند. در این حالت واکنش های شیمیایی در حالت بخار شروع می شوند. پس از آن با سرد شدن بخارها یک لایه ی نازک روی سطح ایجاد میشود. در این روش درجه خلوص لایه مورد نظر به شدت تابع سیستم تبخیر است.
شکل 3- شماتیکی از دستگاه PVD.
عالی .کمکم کرد برای موضوع مورد نظرم . متشکرم