بررسی خواص رئولوژی و پایداری سوسپانسیون های آبی حاوی نانو ذرات سرامیکی YSZ

محورهای موضوعی : سرامیک ها و مواد نسوز

رضا پورشهسواری ¹ , امیرحسین یقطین ² , نوید حسین آبادی ³

1 - گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی شیمی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران
2 - گروه مهندسی متالورژی و مواد/دانشکده مهندسی شیمی مواد/دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز/ شیراز/ایران
3 - گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی شیمی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز، شیراز، ایران

تاریخ دریافت : 1401/03/25 تاریخ پذیرش : 1401/12/02 تاریخ انتشار : 1402/05/01

کلید واژه: پایداری, سوسپانسیون, YSZ, پوشش سپر حرارتی, نانو ذرات سرامیکی,

چکیده مقاله :

بکارگیری نانو سرامیک YSZ در حالت معلق در فاز مایع به عنوان ماده اولیه در فرایند پوشش دهی پلاسمایی منجر به ایجاد پوشش های سپر حرارتی با مقاومت بالاتر در برابر اکسیدسیون در دماهای بالا می گردد. کلید این موضوع دست یابی به سوسپانسیون آبی پایدار حاوی این نانو ذرات سرامیکی می باشد. در این تحقیق خواص رئولوژی و پایداری نانو ذرات YSZ در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفته است. نوع جدا کننده های اضافه شونده به سوسپانسیون و خواص شیمیایی محیط آبی به عنوان فاکتورهای تاثیر گذار در مبحث پایداری سوسپانسیون حاوی 30 درصد وزنی جامد مورد مطالعه قرار گرفت. جهت مشخصه یابی خواص، آزمون های وسیکوزیته، پتانسیل زتا، فاکتور NTU و TSI و نرخ رسوب گذاری انجام گردید و نیز خواص ماندگاری سوسپانسیون های مختلف با گذشت زمان بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از جدا کننده آلفا ترپینیول با غلظت 1/0 درصد وزنی در محیط آبی با pH برابر با 5/2 منجر به ایجاد سوسپانسیون بهینه با ویسکوزیته cp 5/1، پتانسیل زتا mV 56، فاکتور NTU و TSI به ترتیب برابر با 3680 و 9/3 شده است. بررسی ریز ساختاری پوشش سپر حرارتی ایجاد شده ناشی از پاشش پلاسمایی سوسپانسیون بهینه نشانگر ایجاد ساختار ستونی بوده که خصوصیات پایداری و مقاومت بالاتر در برابر اکسیداسیون را در این نوع پوشش ها به همراه خواهد داشت.

چکیده انگلیسی:

Application of YSZ nanoceramic in liquid phase suspension as raw material in plasma coating process leads to thermal barrier coatings with more desirable properties. The key is to achieve a stable aqueous suspension containing these ceramic nanoparticles. In this research, the rheological properties and stability of YSZ nanoparticles in aqueous medium have been investigated. The type of dispersants added to the suspension and the chemical properties of the aqueous medium were studied as influential factors in the stability of the suspension containing by 30 weight percent. In order to characterize the properties, viscosity, zeta potential, NTU and TSI factor and sedimentation rate were performed and also the aging properties of different suspensions were studied over time. The results showed that the use of alpha terpineol dispersant with a concentration of 0.1 wt% in aqueous medium with a pH of 2.5 has led to an optimal suspension with optimum viscosity and stability conditions, defined as viscosities at 1.5 cp, zeta potential at 56 mV and Nephelometric turbidity units (NTU) 3680 were obtained. Microstructural study of the thermal barrier coating created by plasma spraying of the optimal suspension indicates the formation of a columnar structure that will have higher stability and strength properties in this type of coating.