Design and construction of a coating reactor for R. F. thermal plasma system
R. F. termal plazma sistemi için kaplama reaktörü tasarımı ve üretimi
- Tez No: 474934
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Termal plazma spreyleme, enerji, havacılık, otomotiv ve medikal gibi birçok alanda yüzey kaplama amacıyla yaygınlıkla kullanılan bir yöntemdir. Bu alanlar içerisinde, medikal uygulamalar zorlayıcı şartlar nedeni ile daha kritiktir. Spreylemede genellikle D.C. plazma yaygın olmakla birlikte, R.F. plazmanın da kendine özgü üstünlükleri mevcuttur. Proseste elektrot olmaması nedeni ile son derece temiz bir kaplamanın mümkün olması R.F. Plazma spreylemenin en önemli üstünlüğüdür. Bu çalışmada, 30 kW nanoparçacık üretmeye yönelik termal plazma cihazı için mevcut alt yapı kullanılmak sureti ile bir kaplama reaktörü tasarlanıp üretilmiştir. Tamamlandığı hali ile sistem, R.F. jeneratörü ile birlikte bir plazma üreteci, kaplama reaktörü, toz toplama birimi ve bir vakum pompasından oluşmaktadır. Reaktör, mevcut sistemde üreteç ve toz toplayıcı birim arasına sığacak şekilde tasarlanmıştır. Reaktör, 460 mm çapında ve 860 mm uzunluğunda silindirik bir hazne içermekte, üreteç bu haznenin üstünde hazneyi ortalayacak şekilde yer almaktadır. Hazne, alt bölgesinde konik olarak devam etmekte, en altında bir toz toplayıcı yer almakta, ancak hat bunun hemen üstünde 90° lik bir dönüş gerçekleştirmekte, takiben silindirik bir siklona bağlanmakta, 180° lik bir dönüşle, sistemde mevcut toz toplama birimine bağlanmaktadır. Silindirik haznenin önünde kilitlenebilir bir kapak ve gözetleme penceresi yer almakta, arka tarafında ise bir manipülatör bulunmaktadır. Manipülatör hazne içerisinde yer alan tablaya -200 < x < 200, -100 < y < 100 ve -75 < z < 75 mm lik hareket imkanı vermektedir. Tasarlanan kaplama reaktörü Ti-6Al- 4V plakalara hidroksiapatit (HA) kaplama yapmak sureti ile denenmiştir. Deneyler üretecin güç değeri 20 kW, parçacık besleme hızları 1-18 g/dak, üreteç-altlık mesafesi 80-130 mm arasında olacak şekilde yapılmıştır. Elde edilen kaplamalar, hem morfoloji hem de faz analizi bakımından değerlendirilmiş ve bu çalışmada temin edilen HA kaplı bir tıbbi implant ile karşılaştırılmıştır. Yapılan deneyler, kaplanan hidroksiapatitin çok fazlı olduğunu göstermiştir. Bu durum, HA parçacıklarının kaplama sırasında plazmada nispeten uzun süre kalmasına ve maruz kaldıkları yüksek sıcaklık nedeni ile termal bozunuma uğramasına bağlanmıştır. Yapılan değerlendirmede, ideale yakın az fazlı, Ca/P =1.67, oranında hidroksiapatit kaplamaların elde edilebilmesi için plazmanın daha düşük güç değerlerinde çalıştırılması veya hidroksiapatit parçacıkların üretece süspansiyon olarak beslenmesi ile elde edilebileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Thermal plasma is a common method of surface coatings applied in a number of applications; aerospace, automotive and medical. Among them, medical application is probably the most critical as the coating should satisfy a number of requirements. Although D.C. plasma is the most common method used in coatings in general, R.F. plasma has its advantages, namely an extremely clean deposition condition as no electrode is involved in the process. In this study, a coating reactor was designed and constructed which can be used with an R.F. plasma system. The system, as is, consists of an induction plasma torch with the required generator and control units, a nanopowder reactor, a powder collector and a scroll vacuum pump. The coating unit is designed such that it will replace the nanopowders reactor and will fit between the torch and the powder collector. The coater has a double wall cylindrical chamber of 460 mm in diameter and 860 mm in length. The chamber is water-cooled via water circulation between the double wall. It comprises a manipulator which allows the movement of substrate in three dimensions namely -200 < x < 200, -100 < y < 100 and -75 < z < 75 mm. The coating chamber as designed was tested with HA coating of Ti-6Al-4V. Coating was applied with 18-20 kW power loading. The particle feeding rate was in 1 to 18 g/min and the stand-off distance was varied between 80- 130 mm. Coatings obtained were compared with a conventional HA coated medical implant in terms of both morphology and the phase make-up. It was found that HA coatings obtained with R.F. thermal plasma had Ca/P ratio of 1.80 or higher. This value is higher than Ca/P=1.67 which is the target value in plasma spraying. High value of Ca/P is a sign of thermal decomposition caused probably by a long residence time in the plasma. It is therefore concluded that power loading should be kept low so as to produce HA coating with an acceptable Ca/P ratio or alternatively the coating may be achieved by suspension plasma spraying.
Benzer Tezler
- Design, construction and testing of various reactor geometries for gas-phase photocatalytic carbon dioxide reduction
Gaz fazda fotokatalitik karbon dioksit indirgemesi için çeşitli reaktör geometrilerinin tasarımı, yapımı ve test edilmesi
BATOOL ABDALLA REZQALLA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Asfaltın kendini iyileştirme mekanizmasının incelenmesi
The investigation of self healing mechanizm of asphalt
HASAN KÖMÜRCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER YAŞAR
- Hidrojen ile redüksiyona uygun akışkan yatak tasarımı ve çelik dekapaj atıklarından metalik demir üretimi
Fluidized bed design suitable for reduction with hydrogen and metallic iron production from steel pickling waste
ARİF OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR