پلاسما

صفحه 1:
بم الكه الرحمن ‎woo"‏ محسن ابراهيمى كارشناسى ارشد بيومتريال 

صفحه 2:


صفحه 3:


صفحه 4:
اغالا كامل 7 از پلاسماء گازهایی که تا حد زیادی بونیزه هستند رساناهای خوبی بربای الکتریسیته هستند, علاوه بر آن حرکت, ذرات باردارر گازها هم می تواند میدان الکترومغتاطیسی تولید کند. (تابش موج). 

صفحه 5:


صفحه 6:
در فیزیک.یک محیط رسانای الکتریکی است که تعداد ذرات باریدار مثبت و منفی آن تقریبا با هم برابرند و زمانی ایجاد می شود که اتم ها در گاز بونیژه شوند. گاهی به پلاسبما حالت چهارم ماده اطلاق می شود که از حالتهای سه كانه جامد:مايع»كاز متمايز است. 

صفحه 7:
Ovterte 

صفحه 8:


صفحه 9:
تاریخچه در سال0900 اولين دستگاه اسپری حرارتی توسط دکتر شوب ساخته شد. در سال 9*29 اولین مشعلهای اسپری پلاسما ساخته شده است 

صفحه 10:
افزایش مقاومت به سایش افزایش مقاومت به خوردگي بهبود خوا اص سطحي بهبود هدایت حرارتي یا عایق حرارتي هدایت یا عایق الكتريكي بهبود ظاهر قطعه ترمیم و بازسازي قطعات ایجاد پوششهای بیواکتیو روی سطوح ایمپلنت(1,)9) 

صفحه 11:
* پوشش های پلاسمااسپریی» جهت محافظت سطح قطعات دربرابرعواملی مانند دمای بالاه خوردگی داغ» خوردگی دمای محیط و فرسایش مورد استفاده قرارمی گیرند» اين پوشش ها درصنایع مختلف ازجمله صنایع نفت» نساجی, . فولاد» نیروگاهی» شیمیایی و ... کاربردفراوان دارند. 

صفحه 12:
لایه های سطحی را میتوان برروش های گوناگون روی قطعات ایجاد نمود .جدول زیر این فرآیندها را نشان می دهد. Table 1; Possibilities of applying surface shielding layers, coating processes Cladding, roll cladding and explosive cladding Build-up welding ~ Weld cladding - Weld hardfacing - Moderating Soldering, sintering, fusing Mechanically Thermally Flame spraying, plasma spraying High velocity flame spraying Detonation gun spraying, arc spraying Wire explosion spraying, laser spraying PTA Cathodic precipation Anodic oxidisation Currentless precipation PVD (physical vapour deposition) CVD (chemical vapour deposition) Plasmapolymerisation Thermo-mechanically Electroplating Chemically Physical-chemically (cvb) 

صفحه 13:


صفحه 14:
پلاسما توسط ایجاد قوس در گاز آرگون ‏ هلیم ء نیتروژن» هیدروژن و یا تركيبي از آنها ایجاد مي كردد . در اين حالت قوس بين يك الكترود مركزي تنكستن و نازل خنك شونده با آب ايجاد مي كردد . درا ناحيه قوس كاز يونيزه شده و با سرعت بالا بسمت قطعه کار از نازل خارج مي گردد . ذرات توسط گاز پلاسما همزمان ذوب شده و بسمت قطعه شتاب مي گیرند , 

صفحه 15:
در روش پلاسما اسپری گازتشکیل دهنده پلاسما دردمایی درحدود 0 درجه سانتیگراد حاصل خواهد شد و مولکولهای منبسط شده گز با سرعتی نزدیک به صوت ذرات مادهپوشش بصوریت پودر را که ذوب شده اند» به سمت سطح قطعه خواهند راند و بدین ترتیب پوششی متراکم باچسبندگی بالا حاصل خواهد شد. 

صفحه 16:
تشکیل پلاسما در مشعل پلاسما قوسی ما بین کاتد تنگستنی با نوک مخروطی شبکل و یک نازل مسی به عنوان آند ایجاد می شود پلاسما در نوک کاند ایجاد گشته و بخشی از گاز پلاسما که در امنداد کاند تزریق شده در ستون پلابما پمپ می شود . این ستون در اثر سرد شدن کناره ها تثبیت خواهد شد . سرد شدن توسط بخش سرد گاز پلاسما و دیواره های آند مسی که با آب از << زمانی که لایه مرزی سرد که در نزدیکی دیواره است به قدر کافی بوسیله لاه مرزی داغ ستون پلاسما گرم شد اين ستون آشفته خواهد شد و در دیواره آند قوس زده می شود . 

صفحه 17:
Sete eer ‏و این ستون ها در اثر نیروی الکترومغناطیس افت و خیز می نمایند‎ پس از تشکیل قوس ؛ پلاسما در داخل و نیز خارج تازل به دلیل گرمای میا ید انا بو و ها از نی برد زمانی که جت پلاسما از نازل خارج می گردد تا جریان اطراف خروجی نازل به صورت جریان آگردابی درآید و به سمت جریان برگردد. حلقه های گردابی مجاور تمایل به یکی شدن داشته و گرداب های بزرگتری را تشکیل می دهند که سبب کشیده شدن هوای خارجی می شود . پدبه فوق به سرعت جریان و ویسکوزیته گاز» جریان قوس و شکل نازل بستكي دارد 

صفحه 18:
Figure 11: Plasma Spraying (illustration by Linde AG). plasma gas cooling-water 06 powdery spray material tungsten electrode (cathode) water-cooled spray gun (anode) workpiece Deposition rate: 4-010 Particle-velocity: up to 450 misec. Plasma- Material: temperature: all Up to 20.000 °C Spray material: powder Energy: electr. current Plasma gases: argon, helium, nitrogen hydrogen and their mixtures 

صفحه 19:
PLASMA SPRAY PROCESS Substrate [Molten Particle) | Splat Water Ar,H, Water 

صفحه 20:
موادی که می توان از آن استفاده نمود- 01 کاربید تنگستن و کاربید کریم : مقاوم دربرابرسایش © اكسيد الومينيم : مقاوم دربرابر دمای بالا وسایش 2 اکسید زیر کونیم : پوشش سپر حرارتی <- آلیاژهای پایه نیکل : مقاوم دربرابن خوردگی © اکسیدکرم : مقاوم دربرابر سایش 

صفحه 21:


صفحه 22:
اسپري 5 ی قوسی سم 17 ماده پوشش دهنده مواد فلزی است و فقط به صورت سیم می باشد رسیدن دو الکترود مجزا با بار الکتریکی مخالف به طور آئوماتیک در جربانی از هوای انمیزه ایجاد قوس بین دو سیم در اثر برقراری اختلاف پتانسیل مابین دو سیم و ذوب کردن سرهای دو الکترود پاشش ماده مذاب توسط جربانی از هوا با گاز اتمیزه شده بالا بودن سرعت پوشش برای ایجاد پوششهای ضخیم روی قطعات بزرگ 

صفحه 23:
وان و جريان كاز بالائر سبب افزايش زياد دمای بودر و متعاقب آن ار اد تازل مى كردد س اسب«( قسمت اعظم وروی ‎aoe‏ لش كر ‎ow‏ ‏ر قوس ۳۳۳/۲ بین پلاسما و زمینه یک جریان ثانویه برای کنترل ذوب سط 

صفحه 24:
با سور محبوس نمودن مواد سمى و آتشا و جلوكيرى از تشكيل 0۳0-0 از مشعل پلاسما اسپری معمولی در محفظه اى يا فشار برای پوشش دهی استفاده می شود جت پلاسما قطری بزرگتر و طولاتی تر دارد سرعت جت پلاسما تا حدود سه برابر سرعت صوت افزایش می یابد چنین پوششهایی متراکمتر و دارای چسبندگی بیشتر و مقدار اکسید کمتری است 

صفحه 25:


صفحه 26:
تهیه و تنظیم : محسن ابراهیمی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی بیومتریال استاد راهنما : پروفسور مضطرزاده ۳ مهندس بی زری ‎2a‏ درسی : مبانی پوشش دهی آدر بیومتریلها ‎ 

محسن ابراهیمی کارشناسی ارشد بیومتلایر PLASMA SPRAY COATING پالسما چیست‌؟ پالسما – PLASMA ،حالتی از ماده است که در دمای خیلی باال بوجود می آید و ساختارهای مولکولی مفهوم خود را در این وضعیت از دست می دهند . • توضیح کامل تری از پالسما: گازهایی که تا حد زیادی یونیزه هستند رساناهای خوبی برای الکتریسیته هستند .عالوه بر آن حرکتِ ذرات باردارِ گازها هم می تواند میدان الکترومغناطیسی تولید کند( .تابش موج). • در حالت پالسما اتم ها و ذرات ریز اتمی مانند الکترون و پروتون و نوترون آزادانه در محیط حرکت می کنند و تغییر موقعیت می دهند پالسما در فیزیک،یک محیط رسانای الکتریکی است که تعداد ذرات باردار مثبت و منفی آن تقریبا با هم برابرند و زمانی ایجاد می شود که اتم ها در گاز یونیزه شوند. گاهی به پالسما حالت‌ چهارم ماده اطالق می شود که از حالتهای سه گانه جامد،مایع،گاز متمایز است. solid Energy / Temperature liquid Molecule gaseous Molecule (excited) plasma Ions پاشش پالسما • در اين روش مواد پودري توسط پالسما ذوب شده و با انرژي جنبشي زياد به سطح قطعه پاشيده مي شوند تاریخچه در سال 1910اولین دستگاه اسپری حرارتی توسط دکتر شوب ساخته شد. در سال 1975اولین مشعلهای اسپری پالسما ساخته شده است اهداف پوشش دهی با پالسمااسپری افزايش مقاومت به سايش افزايش مقاومت به خوردگي بهبود خواص سطحي بهبود هدايت حرارتي يا عايق حرارتي هدايت يا عايق الكتريكي بهبود ظاهر قطعه ترميم و بازسازي قطعات ایجاد پوششهای بیواکتیو روی سطوح ایمپلنت()HA • پوشش های پالسمااسپری ،جهت محافظت سطح قطعات دربرابرعواملی مانند دمای باال ،خوردگی داغ ،خوردگی دمای محیط و فرسایش مورد استفاده قرارمی گیرند ،این پوشش ها درصنایع مختلف ازجمله صنایع نفت ،نساجی، فوالد ،نیروگاهی ،شیمیایی و … کاربردفراوان دارند. اليه هاي سطحي را ميتوان برروش هاي گوناگون روي قطعات ايجاد نمود .جدول زير اين فرآيندها را نشان مي دهد. پاشش پالسما مي تواند در محيط اتمسفر عادي ،در گاز محافظ مانند آرگون .دست یافت همچنين با استفاده از نازلهاي خاص به پالسما بااين روش صنايع هوا فضا و بيومتلاير است وبیشترمصارف ان در پالسما توسط ايجاد قوس در گاز آرگون ،هليم ،نيتروژن ،هيدروژن و يا ترکيبي از آنها ايجاد مي گردد .در اين حالت قوس بين يك الكترود مرکزي تنگستن و نازل خنك شونده با آب ايجاد مي گردد .در ناحيه قوس گاز يونيزه شده و با سرعت باال بسمت قطعه کار از نازل خارج مي گردد .ذرات توسط گاز پالسما همزمان ذوب شده و بسمت قطعه شتاب مي گيرند . اسپری پالسما : در روش پالسما اسپری گازتشکیل دهنده پالسما دردمایی درحدود 15000درجه سانتیگراد حاصل خواهد شد و مولکولهای منبسط شده گاز با سرعتی نزدیک به صوت ذرات ماده پوشش بصورت پودر را که ذوب شده اند ،به سمت سطح قطعه خواهند راند و بدین ترتیب پوششی متراکم باچسبندگی باال حاصل خواهد شد. تشکیل پالسما در مشعل پالسما قوسی ما بین کاتد تنگستنی با نوک مخروطی شکل و یک نازل مسی به عنوان آند ایجاد می شود پالسما در نوک کاتد ایجاد گشته و بخشی از گاز پالسما که در امتداد کاتد تزریق شده در ستون پالسما پمپ می شود . این ستون در اثر سرد شدن کناره ها تثبیت خواهد شد . سرد شدن توسط بخش سرد گاز پالسما و دیواره های آند مسی که با آب خنک می شوند ،انجام می پذیرد . زمانی که الیه مرزی سرد که در نزدیکی دیواره است به قدر کافی بوسیله الیه مرزی داغ ستون پالسما گرم شد ،این ستون آشفته خواهد شد و در دیواره آند قوس زده می شود . تشکیل پالسما قوس حاصله به صورت یک یا چند ستون پالسمای کوچک منقبض می شود و این ستون ها در اثر نیروی الکترومغناطیس افت و خیز می نمایند پس از تشکیل قوس ،پالسما در داخل و نیز خارج نازل به دلیل گرمای آزاد شده توسط ترکیب مجدد یونها و الکترونها و اتمها برقرار می شود زمانی که جت پالسما از نازل خارج می گردد تا جریان اطراف خروجی نازل به صورت جریان گردابی درآید و به سمت جریان برگردد. حلقه های گردابی مجاور تمایل به یکی شدن داشته و گرداب های بزرگتری را تشکیل می دهند که سبب کشیده شدن هوای خارجی می شود . پدیه فوق به سرعت جریان و ویسکوزیته گاز ،جریان قوس و شکل نازل بستگی دارد موادی که می توان از ان استفاده نمود: - 1کاربید تنگستن و کاربید کرم :مقاوم دربرابرسایش - 2اکسید آلومینیم :مقاوم دربرابر دمای باال وسایش -3اکسید زیرکونیم :پوشش سپر حرارتی - 4آلیاژهای پایه نیکل :مقاوم دربرابر خوردگی -5اکسیدکرم :مقاوم دربرابر سایش • • • • • انواع اسپری الف :اسپري قوسي سيمي ب :پالسما اسپري ج :پالسما اسپري با انرژي باال د :پالسما اسپري در فشار كم يا تحت خأل اسپري قوسي سيمي ‏Wire Arc Spray ‏ماده پوشش دهنده مواد فلزي است و فقط به صورت سيم مي باشد ‏رسيدن دو الكترود مجزا با بار الكتريكي مخالف به طور اتوماتيك در جرياني از هواي اتميزه ‏ايجاد قوس بين دو سيم در اثر برقراري اختالف پتانسيل مابين دو سيم و ذوب كردن سرهاي دو الكترود ‏پاشش ماده مذاب توسط جرياني از هوا يا گاز اتميزه شده ‏باال بودن سرعت پوشش ‏براي ايجاد پوششهاي ضخيم روي قطعات بزرگ • پالسما اسپري با انرژي باال • در ناحيه گرمايش پودر ،دما و آنتالپي باالست • توان و جريان گاز باالتر سبب افزايش زياد دماي پودر و متعاقب آن كاهش برهمكنش هوا با پالسما در قسمت خروجي نازل مي گردد ‏تفاوت قوس Non-Transferو قوس :Transfer • در قوس Non-Transferقسمت اعظم حرارت در درون قوس متمركز است • در قوس Transferبين پالسما و زمينه يك جريان ثانويه براي كنترل ذوب سطحي و عمق نفوذ برقرار مي شود پالسما اسپري در فشار كم يا تحت خأل به منظور محبوس نمودن مواد سمي و آتشزا و جلوگيري از تشكيل اكسيد KPa50-10از مشعل پالسما اسپري معمولي در محفظه اي با فشار  براي پوشش دهي استفاده مي شود جت پالسما قطري بزرگتر و طوالني تر دارد سرعت جت پالسما تا حدود سه برابر سرعت صوت افزايش مي يابد چنين پوششهايي متراكمتر و داراي چسبندگي بيشتر و مقدار اكسيد كمتري است عوامل ذیل در پوشش دهی بهینه (به روش پالسما) بسیار موثرند آماده سازی نمونه فاصله نمونه از تفنگ توان کاری نوع ‏SUBSTRATE تهیه و تنظیم :محسن ابراهیمی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی بیومتریال استاد راهنما : پروفسور مضطرزاده دستیار :مهندس بی زری واحد درسی :مبانی پوشش دهی در بیومتریالها زمستان 88 دانشگاه صنعتی امیر کبیر – تهران