استفاده از پوشش هاي ضدبازتاب بر سطوح مختلف منجر به كاهش بازتاب نور و افزايش عبور نور خواهد شد. اين خاصيت كارايي سيستم هاي نوري را ارتقا مي دهد. پوشش هاي ضدبازتاب كاربردهاي بسيار زيادي دارند. در سيستم هاي پيچيده اي مانند تلسكوپ، كنتراست تصوير توسط كاهش نورهاي سرگردان ارتقا مي يابد. در كاربردي ساده تر، با كاهش انعكاس از سطح عينك، چشم فرد عينكي براي افراد ديگر قابل ديدن تر مي شود. يكي از كاربردهاي پوشش هاي ضدبازتاب اعمال آن بر سطح شيشه هاي محافظ دريافت كننده هاي خورشيدي به منظور دريافت نور بيشتر مي باشد. زيرا هرچند استفاده از شيشه هاي محافظ گيرنده ها مطلوب مي باشد اما چون سطح شيشه داراي مقداري بازتاب نوري است و از عبور كامل نور جلوگيري مي كند بنابراين راندمان گيرنده هاي خورشيدي را كاهش مي دهد. معمولا جهت توليد فيلم هاي ضدبازتاب از فرايندهاي تحت خلا مانند تبخير گرمايي، اسپاترينگ و PECVD استفاده مي گردد. همه اين روش ها قابليت توليد فيلم هايي با ضخامت يكنواخت و خواص نوري مطلوب دارند. اما اين روش ها گران قيمت و نامناسب براي توليد مداوم كالكتورهاي ارزان قيمت مي باشند. سل-ژل يك روش دما پايين با خلوص بالا و هموژنيته بهتر نسبت به فرايندهاي معمول دما بالا مي باشد. پوشش هاي به دست آمده از روش سل-ژل يكي از مهم ترين كاربردهاي تكنولوژي سل-ژل مي باشد. پوشش ها مي توانند بر سطوح مختلف مانند فلزات، شيشه و سراميك ها بدون هيچ تجهيزات گران قيمتي به كار روند. بعلاوه، خواص مكانيكي، گرمايي و نوري، حفاظتي و الكتريكي ماده را بهبود بخشند. در اختراع حاضر براي اولين بار در دنيا فرايند پوشش دهي غوطه وري پوشش‌ شش لايه ساندويچي سل-ژلي تيتانيا و سيليكا انجام شد و خواص نوري و پايداري آن بررسي گرديد. به منظور بررسي پوشش‌ها از طيف‌نگاري مادون‌قرمز، طيف‌نگاري عبور، ميكروسكوپ نيروي اتمي، طيف نگاري اشعه ايكس و زاويه تماس استفاده شد. نتايج نشان داد، پوشش شش لايه ساندويچي به دست آمده به شيوه جديد در اين اختراع با ضرايب شكست مختلف تيتانيا و سيليكا، به دليل ايجاد دو سد مقاوم سيليكا و تيتانيا چگال در بالا و پايين پوشش و كمتر شدن نفوذ يون ها از سطح زير لايه و آلودگي ها هوا با 98% عبور رفتار پايداري از خود پس از گذشت يك سال نشان داد. همچنين اين پوشش داراي خاصيت فوق آب دوستي است بنابراين تميز كردن پوشش به وسيله آب به خوبي انجام مي شود. درمجموع به‌كارگيري پوشش پايدار ضدبازتاب شش لايه تيتانيا-سيليكا اين اختراع در صنعت مي‌تواند منجر به افزايش راندمان نيروگاه‌هاي خورشيدي شود.

در اين اختراع، با استفاده از روش رسوب گذاري شيميايي از فاز بخار با بهره گيري از پلاسما (PACVD) بر روي فولاد گرم كار AISI HII و(1.2343) با لايه اي از TiN پوشش دهي شد. براي دستيابي به خواص مطلوب پوشش، قبل از عمليات لايه نشاني، بستر آزمايش با تركيب گاز 25% نيتروژن و 75% هيدروژن مورد عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار گرفت. متغيرهاي آزمايش عبارتند از درصد چرخه كار دماي لايه نشاني، مدت زمان رسوب دهي، فركانس، ولتاژ اعمالي و تركيب گازهاي نيتروژن، هيدروژن، آرگون و تترا كلريد تيتانيم مي باشد. با توجه به پيچيدگي فرآيند لايه نشاني، آزمايش هاي مورد نياز فقط با دو متغير دماي لايه نشاني و درصد چرخه كار طراحي شد. دماي عمليات لايه نشاني 470، 495 و 520 درجه سانتي گراد و درصد چرخه كاري 33%، 40%، و 50% در نظر گرفته شد. ساختار، خواص مكانيكي و خواص شيميايي پوشش ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي مجهز به تفنگ الكتروني (FE-SEM) و نيروي اتمي (AFM)، پراش اشعه ايكس (RD) و آزمون خوردگي مورد ارزيابي قرار گرفت. براساس نتايج به دست آمده از اين تحقيق، با افزايش دماي رسوب گذاري از 470 درجه سانتي گراد به 520 درجه سانتيگراد، اندازه دانه هاي پوشش از 20 نانومتر به 80 نانومتر افزايش يافته و در نتيجه آن زبري سطح نمونه ها نيز افزايش پيدا كرد. به دليل افزايش پستي و بلندي و زبري سطحي و بالا رفتن ناقط حساس به خوردگي با افزايش دماي رسوب گذاري رفتار خرودگي پوشش بدتر خواهد شد. همچنين با افزايش چرخه كار سيستم از 33 درصد به 50 درصد، به دليل كاهش زمان لايه نشاني، اندازه دانه هاي TiN بزرگتر خواهد شد كه در نتيجه زبري سطحي افزايش يافته و از مقاومت خوردگي قطه به مقدار جزئي كاسته خواهد شد. بنابراين با افزايش زبري سطحي (با افزايش دماي لايه نشاني و يا با افزايش چرخه كار) موجب كنده شدن بيشتر پوشش خواهد شد و به تبع مقاومت سايشي آن تضعيف خواهد شد. اين بدان معناست كه هرچه سطح پوشش يكنواخت تر و صيقلي تر (پستي بلندي كمتر) باشد، مقاومت به سايش و مقاومت به خوردگي پوشش بهبود خواهد يافت. در نتيجه هرچه اندازه ذرات پوشش نانوساختار به سمت كوچكتر شدن ميل پيدا كند، به بهبود خواص پوشش كمك خواهد نمود. كلمات كليدي: فولاد گرم كار HII، نيتروژن دهي پلاسمايي، رسوب دهي شيميايي از بخار به كمك پلاسما (PACVD)، درصد چرخه كار، رفتار خوردگي. پوشش هاي سخت نيتريد تيتانيم (TIN) از مخلوط گازهاي نيتروژن، هيدروژن، آرگون و بخار تتراكلريد تيتانيم در محيط خلا ايجاد مي شود. قبل از پوشش دهي، قطعه در مواجهه با فرآيند پيش عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار مي گيرد تا سطح قطعه براي پوشش نهايي آماده شود. پوشش مذكور در دستگاه رسوبگذاري شيميايي از فاز بخار با كمك پلاسما (PACVD) در دماي حدود 500 درجه و زمان 4 ساعت اعمال مي شود. در اين نوع پوشش دهي به جهت اندازه نانوساختار ايجد شده در محدوده 5 نانومتر و به وجود آمدن سطح نسبتا صاف، مقاومت به خوردگي بالايي تا حدود 10 برابر از خود نشان مي دهد كه مي تواند جهت مصارف قطعاتي كه نياز به مقاومت به خوردگي بالايي دارند به كار روند.

پوشش هاي نيتريد عناصر واسطه مانند نيتريد تيتانيم (TIN) به صورت يك واكنش شيميايي و از مخلوط گازهاي نيتروژن، هيدروژن، آرگون و بخار تتراكلريد تيتانيم در محيط خلا ايجاد مي شود. قبل از پوشش دهي، نمونه هاي تحت فرآيند پيش عمليات نيتروژن دهي پلاسمايي قرار مي گيرند و سپس براي اعمال پوشش نهايي از دستگاه رسوبگذاري شيميايي از فاز بخار با كمك پلاسما (PACVD) در دماي حدود 450 تا 520 درجه سانتيگراد و زمان 4 ساعت استفاده شد. در اين نوع پوشش دهي به دليل چسبندگي مطلوب و نيز سختي بالا (1850 ويكرز) مقاومت به سايشي پوشش TIN بهبود مي يابد و ضريب اصطكاك نيز كاهش مي يابد. به طوري كه رفتار تريبولوژيكي قطعه تا 50 برابر بهبود مي يابد.

پوشش هايي نيتريدي به لحاظ مقاومت به سايش بسيار خوب و پايداري حرارتي و چسبندگي مناسب به فولادها از اهميت ويژه اي برخوردارند. پوشش نيتريد تيتانيوم با سختي بالا بسياري از خواص مناسب پوشش مقاوم به سايش را دارا است. اعمال اين پو.شش با مشكلات تكنولوژيكي زيادي مواجه است. در اين تحقيق با استفاده روش نيتراسيون پلاسمايي كه روشي بسيار ساده بوده و تجهيزات آن در كشور به راحتي قابل حصول است، با استفاده از روش توري فعال كه روشي جديد براي نيتروژن دهي سطح فولادها مي باشد به طور همزمان لايه نيتريد تيتانيوم و لايه نفوذي نيتروژن بر روي فولاد ايجاد مي شود. در اين روش توري با جنس تيتانيوم خالص تجاري بر روي سطح كاتد قرار گرفته و نمونه ها در زير توري بر روي پايه سراميكي عايق قرار مي گيرند و پتانسيل تنها به توري اعمال مي شود. با ايجاد پلاسما بر روي توري اتمهاي تيتانيوم اسپاتر شده و از سطح كنده مي شوند و با نيتروژن اتمي موجود واكنش داده و بعد از رسيدن به سطح قطعه سهمي از آنها تجزيه شده و نيتروژن آنها به درون فولاد نفو.ذ كرده و لايه نفوذي را به وجود مي آورد و سهمي از مولكول هاي تجزيه نشده بر روي سطح تشكيل لايه نيتريد تيتانيوم مي دهند. بعد از اتمام عمليات نيتراسيون و سرد شدن نمونه در خلاء لايه طلايي رنگ كه حاكي از تشكيل لايه نيتريد تيتانيوم است، بر روي نمونه ها مشاهده مي شود.

پوشش هاي نيتريدي به لحاظ مقاومت به سايش بسيار خوب و پايداري حرارتي و چسبندگي مناسب به فولادها از اهميت ويژه اي برخوردارند. نيتريد آلومينيوم داراي خواص سايشي عالي و سختي منحصر به فردي است و امكان اعمال آن با روش هاي CVD به لحاظ پيوندهاي قوي تركيبات آلومينيومي و عدم تشكيل گازهاي با نقطه ذوب پايين وجود ندارد. در روش نيتراسيون پلاسمايي كه روشي ساده با امكانات سهل الوصول است با قرار دادن توري آلومينيومي امكان ايجاد پوشش نيتريد آلومينيوم وجود دارد. به دليل پايين بودن نقطه ذوب آلومينيوم توري مورد استفاده در اين تحقق از ورقي با ضخامت 5mm ساخته شد. براي انجام نيتراسيون به وسيله اين توري نياز به كنترل دقيق ما بر روي توري براي عدم تشكيل نقاط با دماي بالا است. براي يكنواختي دما در طي نيتراسيون پلاسمايي در ابتدا توري با استفاده از هيترهاي حرارتي در محفظه ديواره گرم به دماي 400 درجه رسيده و در حين افزايش دما بر روي توري آلومينيومي پلاسماي آرگون برقرار است. بعد از رسيدن توري به دماي 400 درجه مخلوط هيدروژن و نيتروژن با نسبت 1 به 3 با فشار كلي 500pa وارد محفظه شده و نيتراسيون شروع مي شود. بر اثر اسپاترينگ توري آلومينيوم اتمهاي آلومينيوم از سطح توري كنده شده و بعد از تركيب با نيتروژن اتمي موجود در اتمسفر پلاسما به صورت AIN بر روي نمونه ها رسوب مي كنند. به دليل پايداري نيتريد آلومينيوم در دماي 400 درجه اين تركيب تجزيه نمي شود اما مقداري از نيتروژن اتمي به خاطر شعاع كم خود توانايي نفوذ در قطعه فولادي را داشته و لايه نفوذي را ايجاد مي كند. نتايج حاصل از آزمايش XRD حاكي از تشكيل فاز AIN بر روي سطح نمونه است. سختي سطحي نمونه ها با استفاده از ميكرو سختي سنجي ويكرز 1800 ويكرز بدست آمد.

فلز تيتانيوم يك فلز با خصوصيات مطلوب شيميايي و مكانيكي در مهندسي است. اين فلز به صورت پوشش نيز براي مصارف بسياري استفاده مي گردد. از روشهاي پوششدهي اين فلز مي توان به روشهاي رسوبدهي از فاز بخار فيزيكي اشاره نمود. در اين اختراع از براي اولين بار در ايران از روش رسوبدهي از فاز بخار شيميايي استفده شده است. انجام اين كار توسط اين روش داراي مزيات و موانع خاص خود است. چون در روش هاي شيميايي از خلا پايين تر ي نسبت به روشهاي فيزيكي استفاده مي شود بايد به كمك تنظيم صحيح پارامترهاي پوششدهي آلودگي هاي پوشش تيتانيوم را به حداقل رساند و از حل شدن اكسيژن با پوشش تيتانيوم جلوگيري كرد. حل شدن گازهايي مانند اكسيژن و كلر در پوشش فلزي تيتانيوم باعث از بين رفتن خصوصيات فلزي اين پوشش مانند بالا بودن چكش خواري و چقرمگي شكست مي شود. براي شناخت خصوصيات اين پوشش از روشهاي پراش اشعه ايكس، ميكروسكوپ نيروي اتمي، ميكروسكوپ الكتروني روبشي تابش ميدان (AFM) و آناليز توزيع انرژي اشعه ايكس (EDAX) بهره برده شد. رفتار خوردگي نمونه ها توسط آزمايش هاي الكتروشيميايي خوردگي شامل آزمايش پلاريزاسيون و امپدانس در محلول 5/0 مولار نمك طعام و 5/. مولار اسيد سولفوريك سنجيده شد.

اعمال پوشش نانو ساختار كاربيد تيتانيوم با روش پلاسما CVD