دانلود ترجمه مقاله فصل چهاردهم – مهندسی سطح و ساخت میکرو (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۱)

فصل چهاردهم – مهندسی سطح و ساخت میکرو

Chapter 14 – Surface Engineering and Micro-Manufacturing

مقدمه
مهندسی سطح
پدیده تماس سطحی و تریبولوژی 
تکنیک‌های شناسایی 
بنیان‌های فرآیند  مهندسی سطح پیشرفته برای حفاظت از ابزار 
عاملدارکردن به روش فیزیکی شیمیایی بخش اول: نیتریددارکردن حرارتی و پلاسما 
عاملدارکردن فیزیکی-شیمیایی بخش دوم: کاشت یونی
روش‌های پوشش‌دهی بخش اول: رسوب الکتریکی 
روش‌های پوشش‌دهی بخش دوم: رسوب بخار شیمیایی 
روش‌های پوشش‌دهی بخش سوم: رسوب بخار فیزیکی 
کاربردهای مهندسی سطح در تولید ابعاد کوچک 
پوشش‌های ضدچسبنده و مقاوم به سایش روی ابزارهای قالب‌گیری میکرو 
تولید ابزار میکروشکل‌دهی با استفاده از فرآیندهای مهندسی سطح 
خلاصه 
منابع

پدیده تماس سطحی و تریبولوژی
مطالعه تریبولوژی (اصطکاک، سایش و روانکاری) یک اولویت اساسی و مستمر برای هر فرآیند تولیدی است. امروزه در مهندسی مکانیک پذیرفته شده است که موارد گزارش‌شده مرتبط با شکست در امر تولید به سازوکارهای تخریب سطحی باز می‌گردد. دانش تریبولوژی به برهمکنش‌های تماسی میان دو سطح می‌پردازد که نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند. همچنین پاسخ فیزیکی شیمیایی را مطالعه می‌کند که چنین سطوحی در برابر عمل تخریب محیط از خود نشان می‌دهند. داشتن دانشی عمیق درباره سازوکارهای اساسی اصطکاک، سایش و روانکاری پیش‌نیازی برای درک مزایای مهندسی سطح و نقش آن در بهبود عملکرد سطحی ابزارها و اجزای قطعات است. ادبیات موضوع گسترده‌ای درباره تریبولوژی به طور عام و تحقیقات تریبولوژی مرتبط با فرآیندهای تولید در ابعاد کوچک به طور خاص وجود دارد. مروری جامع بر این مطالعات و مراجع باعث می‌شود تا خواننده به درکی بهتر درباره سازوکارهای شکست مرتبط با سطوح و راهبردهایی برای پیشگیری از آن دست یابد.

تکنیک‌های شناسایی
درک کردن اصول عاملدارکردن سطح و راهبردهای اصلاح سطحی نیازمند به کارگرفتن تکنیک‌های شناسایی پیشرفته است. در واقع داشتن اطلاعات کافی در حوزه شناسایی سطح باعث می‌شود تا مهندسین مکانیک قادر باشند بهتر با مسائل مرتبط با سطح در حین طراحی اولیه، شبیه‌سازی یا آزمودن فرآیند کنار بیایند. در حفاظت از سطوح ابزارها و اجزای تولید، تکنیک‌های شناسایی بر ساختار شیمیایی، خواص مکانیکی (سختی، چقرمگی شکست، ضریب اصطکاک، نرخ سایش)، پایداری شیمیایی-حرارتی (اکسیداسیون، خوردگی) و توپوگرافی سطحی (زبری، بافت) متمرکز می‌شوند. لازم است اشاره کنیم که برخی از روش‌های شناسایی به عنوان استانداردهای ملی و بین‌المللی مورد تائید نهادهایی نظیر انجمن آمریکایی آزمون‌ها و مواد (ASTM) و سازمان استانداردهای بین‌المللی (ایزو) قرار گرفته‌اند. (www.astm.com و www.iso.org).

هدف از این فصل آن است که مرور جامعی از رشته مهندسی سطح و ارتباط آن را با تولید در ابعاد میکرو نشان دهد. در اولین بخش، پایه‌ای از تکنیک‌های پیشرفته برای اصلاح سطح مورد اشاره قرار می‌گیرد و تمرکز اصلی روی آن دسته از فناوری‌ها است که به دلیل خواص ویژه خود قابلیت کاربرد بیشتری در تولید با مقیاس میکرو دارند. بخش دوم به مطالعات موردی مختلفی می‌پردازد که مهندسین سطح در آن نقشی اساسی دارند.

بنیان‌های فرآیند مهندسی سطح پیشرفته برای حفاظت از ابزار
در این بخش، انواع روش‌های اصلاح سطحی برای حفاظت از ابزار مرور خواهد شد. فناوری‌های حفاظت از سطح در سالیان اخیر به منظور انجام حفاظت از مواد دلخواه توسعه یافته‌اند که به محیط، شرایط کاری و سازگاری میان عمل لایه‌نشانی و ماده زیرلایه وابسته است. انواع مختلفی از روش‌های اصلاح سطحی وجود دارند که تاثیر خود را برای حفاظت از سطح و دیگر اهداف عاملدارکردن نشان داده‌اند و هم‌اکنون در مقیاس صنعتی به کار گرفته می‌شوند. به طور کلی، تمام عملیات سطحی در سه طبقه‌ جای می‌گیرند: عاملدارکردن فیزیکی-شیمیایی، عاملدارکردن مکانیکی-ساختاری و پوشش سطحی که در شکل ۱۴-۱ به نمایش درآمده است.