ترسيب أغشية رقيقة ذات بنية نانوية أعدت بطريقتي الطلاء الكهربائي والتبخير الحراري

الباحث

حيدر عباس علي

المشرف

اسراء عبد القادر عزيز - أحمد سلوم عباس

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Nanostructured thin films;Electroplating;Thermal evaporation;Coatings

الجسيمات النانوية لها خصائص فريدة ومميزة تغطي مجموعة واسعة من التطبيقات مثل اللوحات الكهربائية والإلكترونية. في هذا العمل ، تم استخدام مزيج جديد من تقنيتين للطلاء الكهربائي (ELP) ، وترسيب البخار الفيزيائي (PVD) للطلاء لإنتاج غشاء رقيق ©8011 مدمج ، مع نظام مطلي بالكهرباء متعدد الطبقات. تم ترسيب الأغشية الرقيقة على أربع ركائز من النحاس الأصفر ء والزجاج ، وأكسيد القصدير الفلوري (FTO) ، والسيليكون. أسباب اختيار الزجاج و Sis FTO من أجل دراسة الخصائص الحرارية والكهربائية. ركائز النحاس المطلي بالكهرباء بالنيكل (Ni) كطبقة أولى ¢ والنحاس (Cy) كطبقة ثانية ، مع خمس مرات طلاء مختلفة تراوحت من (2 دقيقة -10 دقائق). الفضة (Ag) كانت الطبقة الثالثة بزمن تصفيح 5 دقائق ، بينما تم طلاء SNP باستخدام تقنية التبخير بالفراغ الحراري عند درجة حرارة الغرفة (27 درجة مئوية) بمعدل ترسيب 7 نانومتر / ABE ، وثلاث مرات طلاء (3 ، 6 و 9) دقيقة ، لتحقيق سماكات مختلفة للبنى النانوية للأغشية الرقيقة ، حيث كانت الأغشية الرقيقة 52.3 و 109.1 و 208.8 نانومتر ولها بلورة واحدة ذات اتجاهات هيكلية (200). وبالتالي ، فإن الهدف من هذا العمل هو دراسة وتحسين الهياكل الدقيقة والأداء والخصائص الحرارية والكهربائية للأغشية الرقيقة ذات البنية النانوية Sq المعدة والتي يمكن تطبيقها في قاطع الدائرة وأجهزة التوصيل الكهرباتية الأخرى. تم تصميم L23 نموذج لتطوير ALAN التجريبية بثلاثة متغيرات مستقلة تشمل أنواع طبقات الطلاء وأوقات طلاء النحاس وسماكة طلاء Tin Nano تمت دراسة هذه المتغيرات مع وجود Ni و Cu و Ag كطبقات وسطى. بينما يتم تمثيل الخواص الحرارية بالتوصيل الحراري ، ويتم تمثيل الخواص الكهربائية بالتوصيل والمقاومة الكهربائية. أظهرت نتائج مجهر القوة الذرية (AFM) أن زيادة خشونة السطح تتناسب مع السماكة. كانت بيانات توزيع حجم الحبوب والخشونة 76.37 و 90.20 و 101.33 نانومتر و 0.73 و 1.42 و 1.94 نانومتر على التوالي مما أدى إلى تعزيز وتأكيد أن حجم الحبوب في المقياس النانوي. أعطى وجود Ni و CU و Ag كطبقات وسيطة تشطيبًا جيدًا للسطح تؤثر على خصائص شكل السطح مما يعطي التوحيد والتجانس للجسيمات النانوية الرقيقة بالمقارنة مع طلاء 5000/7 المترسب مباشرة على الركيزة الاساس. أظهر مسح المجهر الإلكتروني (SEM) وصور المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاثات (FESEM) أن شكل SnNP يشبه شبه كروي . تميل الحبيبات إلى أن تكون أكثر انتظامًا وأقرب إلى الشكل الكروي ، مع وجود Ni و Ag على الجانب الآخر كان غير منتظم مع حواف حادة بدونها. كانت أكثر عوامل التوصيل الحراري تأثيرًا على نوع طبقة الطلاء. تم قياس الموصلية الحرارية للأغشية الرقيقة للجسيمات النانوية SMNP (208.8-53.2) نانومتر عند )26-23( درجة مئوية ، وقيمة الفولت 6 فولت (V) ، والتيار 0.25 (AMP) وزمن الاختبار 30 دقيقة. تم إجراء الاختبار باستخدام اداة disk.Lee كانت الموصلية الحرارية القصوى والدنيا التي تم الحصول عليها من جميع التجارب الثلاثة والعشرين 3.818 و 0.936 واط / متر 2 كلفن ، حيث كان الحد الأقصى القيمة تنتمي إلى النحاس-أج ودقيقة تشير القيمة إلى الركيزة النحاسية على التوالي وعلى الجانب الآخر ، تم الحصول على الخواص الكهربائية باستخدام طريقتين ، أداة 2420 Keithley Model وجهاز قياس الموصلية الحرارية قرص Gs disk lee إلى جنب مع جهاز أداة Keithley أظهرت النتائج 4.232 1- mm) / 5) © ، و 0.2362 (mm) م الموصلية الكهربائية وقيم المقاومة ، على التوالي تشير إلى النحاس - Ni - Cu Ag ، والتي تعتبر نتائج جيدة وتحسينات واضحة بالمقارنة مع الركيزة الأساس .

Tin nanoparticles (SnNP) have unique and distinctive properties that cover a wide range of applications such as electrical and electronic board . In this work, a new combination of two techniques of electroplating (ELP), and physical vapor deposition (PVD) of coating was employed to produce SnNP thin film combined, with a multi layers electroplated system . Sn thin films have been deposited on four substrates brass, glass, Fluorine tin oxide (FTO), and silicon . The reasons behind selection glass, FTO, and Si in order to study the thermal, and electrical properties . Brass substrates was electroplated with nickel (Ni) as first layer, and copper (Cu) as second layer, with five different plating times ranged from (2 min -10 min) . Silver (Ag) was the third layer with plating time 5 min., while SnNP was coated utilizing thermally vacuum evaporation technique at the room temperature (27 ° C) with a deposition rate of 0.7 nm/s, and three coating times (3, 6, and 9) min., to achieve different thicknesses nanostructures of thin films .Sn thin films were 52.3, 109.1 and 208.8 nm and had one crystal with structure orientations (200) . Consequently, the objective of this work is to study and enhance the microstructures, performance, thermal and electrical properties for Sn nanostructure thin films prepared wich can be applied in terminal , circuit breaker and other electrical contact devices . L23 mixed design was curried out to develop the experimental plan with three independent variables , including coating layers types, copper coating times, and Tin Nano coating thicknesses .theses variables have been studied with presence of Ni, Cu, and Ag as middle layers. while the thermal properties are represented by thermal conductivity, and electrical properties is represented by electrical conductivity and resistivity. Atomic force microscope (AFM) results showed that the increasing of surface roughness proportionally with thickness . Grain size distribution and roughness data were 76.37, 90.20, and 101.33 nm, 0.73, 1.42, and 1.94 nm respectively which enhanced, and confirrend that the grain size being in the nanoscale. The presence of Ni, Cu, and Ag as intermediate layers gave a good surface finish. They affect the characteristics of the surface morphology giving uniformity and homogeneity to the thin film nanoparticles as compared with the coating of SnNP directly deposited on the brass substrate. Scanning electron microscope (SEM) and filed emission scanning electron microscope (FESEM) images showed that the shape of SnNP is like semi spherical. The grains tend to be more regular and closer to the spherical shape, with the presence of Ni and Ag. On the other side, it has been irregular with sharp edges without them . The most influencing factors of thermal conductivity were the coating layer type . Thermal conductivity of SnNP nanoparticles thin films (53.2-208.8) nm was measured at (23-26) o C, output power 6 volt (V), and current 0.25 (AMP.) and test time 30 min . The test was carried out using Lee's disk technique. The maximum and minimum thermal conductivity obtained from all twenty three experiments were 3.818 and 0.936 W/m2.K , where the max. value belong to brass-Ag and the min. value refer to brass substrate respectively, On the other side , the electrical properties were obtained using two methods, Keithley model 2420 instrument and Lee's disk equipment combined with Keithley instrument device. The results evinced 4.232 σ (S/mm)-1, and 0.2362 ρ (Ω⋅ mm) electrical conductivity and resistivity values , respectively referring to brass - Ni - Cu –Ag, which are considered good results and clear enhancements as compared to the brass base metal.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب