Fabricação e caracterização de termopares Cu/Cu-Ni-P obtidos por deposição eletroquímica e simulações térmicas de estruturas de termopar para radiometria.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2013 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29122014-173415/ |
Resumo: | Neste trabalho foram estudadas deposições químicas de ligas Cobre-Níquel-Fósforo e foram fabricados termopares Cu/Cu-Ni-P sobre superfícies de lâminas de silício. Inicialmente, as superfícies foram préativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Em seguida, foi empregado um banho químico alcalino diluído em água deionizada contendo 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1 a 0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80OC, sendo que NH4OH foi adicionado até que o pH do banho atingisse o valor de 8,0. Verificamos que a concentração do sal de cobre na solução de deposição afeta substancialmente a quantidade de cobre nos depósitos de Cu-Ni-P. As concentrações planares e as composições dos filmes depositados foram obtidas através da técnica de espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS) e a morfologia superficial foi caracterizada através da técnica de microscopia de força atômica (AFM). A solução: 15 g/l NiSO4.6H2O + 0,3 g/l CuSO4.5H2O + 15 g/l Na2HPO2.H2O + 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O + NH4OH (pH 8.0), na temperatura de 80OC, foi a escolhida na obtenção da liga Cu0.4Ni0.4P0.2 para a construção de termopares Cu/ Cu0.4Ni0.4P0.2, os quais quantificaram a resposta termoelétrica semelhante aos valores típicos apresentados na literatura para Cu/CuNi. Também é proposto e simulado, usando o software ANSYS, uma estrutura de termopar sobre o silício e seu comportamento térmico. Modificações e condições são apresentadas para otimizar o seu funcionamento visando aplicações em radiometria. |
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Fabricação e caracterização de termopares Cu/Cu-Ni-P obtidos por deposição eletroquímica e simulações térmicas de estruturas de termopar para radiometria.Fabrication and characterization of Cu / Cu-Ni-P thermocouples obtained by electroless deposition and thermic simulations of thermocouple structures for radiometry.Deposição químicaElectroless depositionEletrodeposiçãoFilmes finosPotência termoelétricaSimulação térmicaTermoparThermic simulationThermocoupleThermoelectric powerNeste trabalho foram estudadas deposições químicas de ligas Cobre-Níquel-Fósforo e foram fabricados termopares Cu/Cu-Ni-P sobre superfícies de lâminas de silício. Inicialmente, as superfícies foram préativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Em seguida, foi empregado um banho químico alcalino diluído em água deionizada contendo 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1 a 0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80OC, sendo que NH4OH foi adicionado até que o pH do banho atingisse o valor de 8,0. Verificamos que a concentração do sal de cobre na solução de deposição afeta substancialmente a quantidade de cobre nos depósitos de Cu-Ni-P. As concentrações planares e as composições dos filmes depositados foram obtidas através da técnica de espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS) e a morfologia superficial foi caracterizada através da técnica de microscopia de força atômica (AFM). A solução: 15 g/l NiSO4.6H2O + 0,3 g/l CuSO4.5H2O + 15 g/l Na2HPO2.H2O + 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O + NH4OH (pH 8.0), na temperatura de 80OC, foi a escolhida na obtenção da liga Cu0.4Ni0.4P0.2 para a construção de termopares Cu/ Cu0.4Ni0.4P0.2, os quais quantificaram a resposta termoelétrica semelhante aos valores típicos apresentados na literatura para Cu/CuNi. Também é proposto e simulado, usando o software ANSYS, uma estrutura de termopar sobre o silício e seu comportamento térmico. Modificações e condições são apresentadas para otimizar o seu funcionamento visando aplicações em radiometria.In this work, it was studied chemical depositions of Cu-Ni-P alloys and it was fabricated Cu/Cu-Ni-P thermocouples onto silicon wafer surfaces. Initially, surfaces were pre-activated in a diluted hydrofluoric acid solution containing PdCl2. Following, it was used a de-ionizedwater- diluted alkaline chemical bath containing 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1-0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O and 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O at temperature of 80OC where NH4OH was added until ph was 8.0. The concentration of copper salt in the deposition solution greatly affected the Cu content of the Cu-Ni-P deposits. Areal concentration and composition were obtained from by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and surface morphology was characterized by Atomic Force Microscopy (AFM). The solution: 15 g/l NiSO4.6H2O; 0.3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O; 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O; NH4OH (pH 8.0) at the temperature of 80OC was chosen to obtain the Cu0.4Ni0.4P0.2 alloy to fabricate Cu/ Cu0.4Ni0.4P0.2 thermocouples with a good thermoelectric power, which is similar to the typical values reported in literature for Cu/CuNi. Also a new geometry for a thermocouple on silicon substrate is proposed and thermic simulations, using ANSYS software, are performed. Modifications and conditions are presented to improve the performance of the thermocouple for radiometry applications.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSantos Filho, Sebastiao Gomes dosSaez Parra, Fernando Trevisan2013-12-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29122014-173415/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2021-10-27T17:13:18Zoai:teses.usp.br:tde-29122014-173415Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-10-27T17:13:18Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Neste trabalho foram estudadas deposições químicas de ligas Cobre-Níquel-Fósforo e foram fabricados termopares Cu/Cu-Ni-P sobre superfícies de lâminas de silício. Inicialmente, as superfícies foram préativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Em seguida, foi empregado um banho químico alcalino diluído em água deionizada contendo 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1 a 0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80OC, sendo que NH4OH foi adicionado até que o pH do banho atingisse o valor de 8,0. Verificamos que a concentração do sal de cobre na solução de deposição afeta substancialmente a quantidade de cobre nos depósitos de Cu-Ni-P. As concentrações planares e as composições dos filmes depositados foram obtidas através da técnica de espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS) e a morfologia superficial foi caracterizada através da técnica de microscopia de força atômica (AFM). A solução: 15 g/l NiSO4.6H2O + 0,3 g/l CuSO4.5H2O + 15 g/l Na2HPO2.H2O + 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O + NH4OH (pH 8.0), na temperatura de 80OC, foi a escolhida na obtenção da liga Cu0.4Ni0.4P0.2 para a construção de termopares Cu/ Cu0.4Ni0.4P0.2, os quais quantificaram a resposta termoelétrica semelhante aos valores típicos apresentados na literatura para Cu/CuNi. Também é proposto e simulado, usando o software ANSYS, uma estrutura de termopar sobre o silício e seu comportamento térmico. Modificações e condições são apresentadas para otimizar o seu funcionamento visando aplicações em radiometria. |
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