پوشش نانو کامپوزیتی سد حرارتی

پوشش نانو کامپوزیتی از جمله پوشش هایی است که با فناوری نانو و برای حفاظت از ابزارهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این پوشش ها در صنایع مختلف به منظور ارتقاء کیفیت محصولات کاربرد دارند.

مثلاً میزان قابل توجهی از اجزای هواپیما با پوشش هایی از جنس فلز و سرامیک به منظور افزایش کارایی و اطمینان پوشش دهی شدند. لذا تلاش های بسیاری برای افزایش طول عمر ابزارها و قطعات در شرایط نامناسب مانند اکسیداسیون دمای بالا، خوردگی و سایش از انواع پوشش ها استفاده می شود.

پوشش های سخت برای بهبود خواص سایشی ابزارها، قالب ها، اجزاء ماشین آلات و قطعات کاربردی در صنایع مختلف کاربرد دارند. در ادامه این نوشته از ساختمانچی به بررسی این نوع پوشش ها می پردازیم. با ما همراه باشید.

مزایای پوشش های نانو کامپوزیتی

پوشش های نانو کامپوزیتی سبب ارتقاء کیفیت محصولات می شوند. همچنین این پوشش ها سرعت براده برداری از قطعات، بدون داغ شدن ابزار را افزایش می دهند. پوشش های نانو کامپوزیتی هزینه های بخش تولید را کاهش می دهد و سبب افزایش طول عمر ابزارها می شوند. این متریال همچنین موجب کاهش میزان استفاده از مواد روان‌کننده می شود.

پوشش ها سطوح مختلف را در برابر آسیب های احتمالی محافظت می کنند. یکی از این پوشش ها پوشش نانو کامپوزیتی سد حرارتی است که مانع از نفوذ حرارت به لایه زیرین می شود. پوشش سد حرارتی برای محافظت از سطح ابزارها و قطعاتی نظیر توربین گازی، تجهیزات برش و اجزای موتور هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد.

رزین فنولیک یکی از انواع رزین هاست که در تولید پوشش های نانو کامپوزیتی حرارتی به عنوان فاز زمینه کاربرد دارد. این ماده به عنوان ماتریس پلیمری به پوشش های نانو کامپوزیتی اضافه می شود.

معایب پوشش های نانوکامپوزیتی

زغال حاصل از شبکه فنولی به آسانی در معرض خوردگی مکانیکی قرار می گیرد که در این صورت ضخامت عایق کاهش می یابد، در نتیجه مدت زمان کارایی آن نیز کمتر می شود. بدین منظور برای بهبود خواص مکانیکی و حرارتی رزین فنولیک سعی می شود از نانو ذرات غیر اکسیدی فوق دما بالا استفاده شود.

کاربردهای پوشش نانو کامپوزیتی سد حرارتی

نانوذرات غیر اکسیدی به عنوان فاز پرکننده مورد استفاده قرار می گیرد و خواص رزین را تقویت می کند. پوشش های نانوکامپوزیتی که به این روش تولید می شوند دمای بالاتری را نسبت به پوشش هایی که در آن ها از پرکننده های میکرونی استفاده می شود، تحمل می کنند.

نانو ذرات زیرکونیوم دی بورید به عنوان ماده پرکننده در پوشش های نانو کامپوزیتی زمینه رزینی مورد استفاده قرار می گیرند. این ماده نوعی سرامیک فوق دمای بالا محسوب می شود که نقطه ذوب آن از 3200 درجه سانتی گراد بالاتر است.

مقاومت در برابر سایش و خوردگی، سختی، مقاومت بالا و هدایت الکتریکی ایده آل از جمله ویژگی های بارز زیرکونیوم دی بورید می باشد. پوشش های نانو کامپوزیتی سد حرارتی مانند عایق عمل می کنند. این عایق های حرارتی مقاومت بسیار بالایی در برابر حرارت دارند و میزان رسانایی حرارتی آن ها کم است.

علاوه بر این موارد، آن ها با وجود ضخامت کم و سهولت در استفاده از پایداری بالایی در برابر خوردگی برخوردار هستند. همچنین این پوشش ها از آلودگی محیط زیست جلوگیری می کنند و سلامتی و ایمنی را به ارمغان می آورند. نانو پوشش ها در صنعت هوا و فضا و مخصوصاً در توربین های هوایی نیز کاربرد دارند.

نحوه استفاده از پوشش های نانو کامپوزیتی سد حرارتی

این پوشش ها به دلایل متالوژیکی به پوشش پلاسمایی نیاز دارند. روش پلاسمایی از جمله پرکاربردترین روش ها در صنعت می باشد که سرعت پوشش دهی بالایی دارد. تفنگ پلاسمایی از یک آند مسی به صورت آبگرد و یک کاتد تنگستنی و نازل مواد پوشان تشکیل می شود.

روش کار به این صورت است که ابتدا اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد برقرار می شود و سپس گاز بین آن ها یونیزه می گردد. سپس با برقراری جریان برق، گاز به شدت گرم می شود و حجم آن افزایش می یابد. در این حالت، گاز با فشار بالا از دهانه تفنگ خارج می شود.

اگر ماده پوشان به صورت پودری باشد، ذرات ماده در دهانه خروجی تفنگ به درون شعله تغذیه می گردد. اگر به صورت سیمی باشد، از عقب تفنگ و به کمک چندین غلطک وارد پلاسما می شود و پس از ورود ذرات به درون شعله پلاسما، این ذرات برحسب اندازه ای که دارند، ذوب یا نیمه ذوب می شوند و به سرعت به روی سطح زیر لایه برخورد می کنند تا پوشش مناسب تشکیل گردد.

در این روش انواع پودرهای مختلف مواد پیشرفته مانند پودرهای سرامیکی، بین فلزی و سرمتی در درجه حرارت بین 10 تا 20 هزار درجه سانتی گراد ذوب و سپس توسط گازی حامل به صورت یکنواخت بر سطح قطعه پاشیده می شود.

با این وجود، سطح قطعه آن چنان گرم و درگیر تنش های گرمایی نمی شود. بدین صورت، پوششی یکنواخت با کیفیت و چسبندگی عالی بر روی سطح ایجاد می شود که سبب افزایش مقاومت قطعه در برابر عوامل فرسوده‌کننده می گردد.

کلام پایانی

امیدواریم این نوشته از ساختمانچی توانسته باشد اطلاعات مورد نیاز شما کاربران گرامی را در خصوص پوشش های نانو کامپوزیتی سد حرارتی به خوبی فراهم کند. نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را در مورد این متن با ما در میان بگذارید.

سوالات متداول