ساخت و مشخصه یابی نانو ذرات مس با استفاده از روش ماشینکاری تخلیه الکتریکی به کمک ارتعاشات فراصوتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک،ساخت و تولید،دانشگاه صنعتی اصفهان

2 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

3 عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

امروزه استفاده از نانوذرات فلزی در صنایع مختلف به اندازه‌ای گسترش یافته‌است که لزوم یافتن روش‌های نوین در زمینه‌ی تولید نانوذرات به یک چالش تبدیل شده است. یکی از روش‌های نسبتاً جدید در زمینه‌ی تولید نانوذرات، روش تخلیه‌ی الکتریکی در محیط مایع می‌باشد که به‌دلیل ارزان بودن فرآیند و سازگار بودن با محیط زیست، نسبت به سایر روش‌های تولید نانوذرات، بیشتر مورد استقبال قرار گرفته است. در این پژوهش با طراحی و ساخت سیستم تولید ارتعاشات فراصوتی و همراه نمودن آن با فرآیند تخلیه الکتریکی، اقدام به تولید نانوذرات مس در محیط مایع دی‌الکتریک آب دی‌یونیزه خالص شده است. تأثیر پارامترهای مختلف ماشین‌کاری نظیر: شدت جریان، زمان روشنی و خاموشی جرقه و اثر ارتعاشات فراصوتی بر روی اندازه‌ی ذرات تولیدی، نرخ تولید، پایداری ذرات معلق در مایع و درصد فراوانی ذرات بررسی شده است. به‌منظور مشخصه‌یابی ذرات تولیدی، از آزمون‌های طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) برای تشخیص خلوص نانوذرات، آزمون تفرق دینامیکی نور (DLS) برای تعیین درصد فراوانی و همچنین میانگین اندازه‌ی ذرات محلول در مایع دی‌الکتریک، و در نهایت برای تعیین اندازه‌ی ذرات تولید شده، از تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی با گسیل میدانی (FESEM) استفاده شده است. طبق نتایج به‌دست آمده، خلوص نانو ذرات مس تولید شده بیشتر از 95% می‌باشد. با اعمال ارتعاشات فراصوتی، پایداری ذرات افزایش یافته و زمان ته‌نشین شدن ذرات تا بیشتر از 5 ماه افزایش یافته است. همچنین درصد فراوانی ذرات کوچکتر از 100 نانومتر، بیشتر از 70% شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Manufacturing and characterization of copper nano particles by ultrasonic-assisted electrical discharge machining

نویسندگان [English]

  • Masoud Azad 1
  • Aminollah mohammadi 2
  • Alireza Fadaei Tehrani 3
1 M.Sc student, department of mechanical engineering at Isfahan University of Technology
2 Assistant Professor of mechanical engineering at Isfahan university of technology
3 Associate Professor of mechanical engineering at Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Todays, since using metallic nanoparticles has been developed in various industries, achieving new methods to produce them is considered as an important issue. Comparing to other nanoparticle production methods, the dielectric discharge process has been emphasized due to its low cost and environmental compatibility. In this study, the ultrasonic-assisted electrical discharge process is designed and manufactured in order to produce copper nanoparticles in di-ionized fluid. The different machining parameters effect, as current intensity, pulse on/off time, and the ultrasonic vibrations on the produced particle size, material removal rate, suspensive particle stability in the fluid, and the particle abundance percentage is investigated. Characterizing the produced nanoparticles is done by different methods. Determining the purity of nanoparticles, percentage of abundance and the average particle size in the dielectric fluid and the produced particle size has been done by applying Energy Dispersive Analysis by X-ray (EDAX), Dynamic Light Scattering (DLS) and Field Emission Scanning Electronic Microscope (FESEM) image, respectively. Based on the results, the produced nanoparticles purity was more than 95%. By using ultrasonic vibration, the nanoparticles stability significantly was increased and the sedimentation time was more than 5 months. Moreover, the average particle size in more than 70% was less than 100 nm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nano-particles
  • Electrical Discharge
  • Ultrasonic Vibration
  • Characterization