عنوان پایان‌نامه
بررسی ویژگیهای فیزیکی الکتروشیمیایی و اکسیداسیون پوشش های نانو مس رسوب داده شده توسط رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتو الکترونی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43400;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 793
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۸۸
- دانشجو
- مهدی یگانه
- استاد راهنما
- محسن صارمی
- چکیده
- در سال های اخیر، فلزات و آلیاژهای با ساختار نانو به دلیل خواص مکانیکی ، فیزیکی و شیمیایی غیرمعمول، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته اند. این دسته از مواد در تولید پوشش های مقاوم به خوردگی و سایش، کاربردهای سازه ای، ذخیره ی انرژی، مواد مغناطیسی و بسیاری دیگر از کاربردها جایگاه ویژه ای یافته اند، بطوری که ارائه محصول نهایی با ساختار بسیار ریز (نانو) علاوه بر ارزش افزوده تجاری، تحولی در کاربرد مواد نیز ایجاد نموده است. رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتو الکترونی به علت ایجاد اشکال دقیق و خواص بالای محصولات، کنترل نرخ پوشش دهی از زیر نانومتر تا چندین میکرو متر، کاربردهای وسیعی در صنایع فضایی، نوری، ماشین سازی و الکترونیک یافته است. در این پروژه، پوشش نانوکریستالی مس توسط رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتو الکترونی بر روی زیرلایه های شیشه، سیلیسیم و اکسید سیلیسیم ایجاد شد و تأثیر پارامترهایی نظیر دمای زیرلایه و نوع زیرلایه بر اندازه دانه ی پوشش ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت پوشش هایی با اندازه دانه های 40 ،50، 80، 110، 150 و 170 نانومتر حاصل شد. مقاومت به خوردگی پوشش های به دست آمده در محلول های NaOH، HCl، NaCl و آب آشامیدنی مورد مطالعه قرار گرفت و با ورقه ی مسی و پوشش مس آبکاری پالسی مقایسه گردید. آزمایش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بر روی نمونه ها نشان داد که پوشش CG70 (پوشش بر روی شیشه با دمای زیرلایه ی 70 درجه ی سانتیگراد) دارای بالاترین مقاومت به خوردگی می باشد که این نتیجه توسط امپدانس الکتروشیمیایی نیز تأیید شد. پوشش های نانوکریستالی تولید شده، به علت دارا بودن سطحی فشرده و یکنواخت، عمدتاً لایه های روئین محافظ تشکیل می داد که سبب حفاظت از ماده در ولتاژهای آندی بالا می شد. آزمایش اندازه گیری مقاومت الکتریکی پوشش ها نیز انجام شد و مشاهده گردید کاهش اندازه دانه ی پوشش، سبب کاهش هدایت الکتریکی می شود. همچنین آزمایش اکسیداسیون نشان داد که مقاومت به اکسیداسیون پوشش های نانو بیشتر از مس معمولی بوده و مکانیزم اکسیداسیون مس نانوساختار از قانون لگاریتمی پیروی می کند. کلمات کلیدی: رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتو الکترونی- مس - نانو - مقاومت به خوردگی - مقاومت الکتریکی – اکسیداسیون
- Abstract
- In recent years, nanostructured metals and alloys have been interested by researchers, because of their unusual physical, chemical, and mechanical properties. These include wear and corrosion-resistant coatings, low friction coatings, thick coatings for structural repair, soft magnetic materials, structural applications, and catalytic and energy storage applications. Electron Beam-Physical Vapor Deposition (EB-PVD) technique is being explored in forming net-shaped components for many applications including space, turbine, optical, electronics, and auto industry and is a good method to control deposition rate from below 1nm to several micrometers. In this project, nanocrystalline copper deposited using EB-PVD technique and the effect of deposition parameters such as substrate type and temperature on the deposit grain size was investigated. Deposits by 40, 50, 80, 110, 150, and 170nm average grain sizes obtained. Corrosion behavior of deposits was studied in HCl, NaCl, NaOH, and potable water and was compared to copper sheet and pulse plated copper. Potentiodynamic polarization results showed that CG70 (deposition on glass with 70°C substrate temperature) had the best corrosion resistant which was emphasized by electrochemical impedance spectroscopy. Nanocrystalline deposits due to their compact and fine surface structure, have the ability to form passive layer. It caused surface protection in anodic potential region. Electrical resistance measurements showed that reduction in grain size leads resistance increment. Furthermore, oxidation kinetic tests were done for nanostructured deposits and copper sheet. Results showed better oxidation properties of nanostructured copper in comparison with copper sheet and oxidation of these deposits obeyed logarithmic rate law. Keywords: electron beam physical vapor deposition, copper, nano, corrosion resistance, electrical resistance, oxidation.
