DE102008030988A1 - Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same - Google Patents

Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same Download PDF

Info

Publication number
DE102008030988A1
DE102008030988A1 DE102008030988A DE102008030988A DE102008030988A1 DE 102008030988 A1 DE102008030988 A1 DE 102008030988A1 DE 102008030988 A DE102008030988 A DE 102008030988A DE 102008030988 A DE102008030988 A DE 102008030988A DE 102008030988 A1 DE102008030988 A1 DE 102008030988A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
electrolyte
component
particles
cnt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102008030988A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008030988B4 (en
Inventor
Frank Dr. Heinrichsdorff
Jens Dahl Dr. Jensen
Ursus Dr. Krüger
Manuela Schneider
Raymond Dipl.-Ing. Ullrich
Gabriele Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE102008030988A priority Critical patent/DE102008030988B4/en
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP09769235A priority patent/EP2294656A1/en
Priority to PCT/EP2009/057788 priority patent/WO2009156386A1/en
Priority to CA2729310A priority patent/CA2729310A1/en
Priority to JP2011515348A priority patent/JP2011527487A/en
Priority to US13/000,684 priority patent/US20110100825A1/en
Priority to CN2009801243417A priority patent/CN102077423A/en
Publication of DE102008030988A1 publication Critical patent/DE102008030988A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008030988B4 publication Critical patent/DE102008030988B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/66—Electroplating: Baths therefor from melts
    • C25D3/665—Electroplating: Baths therefor from melts from ionic liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/036—Application nanoparticles, e.g. nanotubes, integrated in switch components, e.g. contacts, the switch itself being clearly of a different scale, e.g. greater than nanoscale

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (11) mit einer Schicht (12), in deren Gefüge CNT (13) eingebaut sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass außerdem Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes in die Schicht eingebunden sind. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die Schicht hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens optimieren, wobei diese sich aufgrund der eingelagerten CNT besonders für elektrische Kontaktflächen (15) eignet. Weiterhin unter Schutz gestellt ist ein Verfahren zur elektrochemischen Herstellung der Schicht (12), bei dem bevorzugt ionische Flüssigkeiten als Elektrolyt zum Einsatz kommen.The invention relates to a component (11) with a layer (12), in whose structure CNT (13) are installed. According to the invention, it is further provided that particles (14) of a dry lubricant are also incorporated into the layer. As a result, the layer can advantageously be optimized with regard to its wear behavior, wherein it is particularly suitable for electrical contact surfaces (15) due to the embedded CNT. Further provided under protection is a process for the electrochemical production of the layer (12), in which preferably ionic liquids are used as the electrolyte.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Schicht, in deren Gefüge CNT eingebaut sind.The The invention relates to a component having a layer in its structure CNT are installed.

Eine Schicht mit CNT, wie sie eingangs genannt ist, kann beispielsweise gemäß der WO 2007/118337 A1 auf einem Kontaktelement hergestellt werden. Dieses elektrische Kontaktelement dient zum Schließen und Öffnen eines elektrischen Kontaktes und wird dabei stark beansprucht. Diese Beanspruchung ist auf die Übertragung des elektrischen Schaltstroms zurückzuführen, wobei gemäß der WO 2007/118337 A1 eine Erhöhung der Standzeit des Kontaktes dadurch erreicht werden soll, dass Carbon Nanotubes (im Folgenden CNT genannt) in der Kontaktschicht vorhanden sind. Die Erhöhung der Standzeit wird darauf zurückgeführt, dass die CNT einerseits die elektrische Leitfähigkeit der Schicht verbessern und andererseits auch eine verbesserte Wärmeableitung beim Schaltvorgang bewirken. Hierdurch wird die thermische Belastung während des Schaltvorganges herabgesetzt und die Kontaktschicht weniger beansprucht.A layer with CNT, as mentioned above, can, for example, according to the WO 2007/118337 A1 be made on a contact element. This electrical contact element is used to close and open an electrical contact and is highly stressed. This stress is due to the transmission of the electrical switching current, according to the WO 2007/118337 A1 An increase in the service life of the contact is to be achieved by carbon nanotubes (hereinafter called CNT) are present in the contact layer. The increase in service life is attributed to the fact that the CNTs on the one hand improve the electrical conductivity of the layer and on the other hand also bring about improved heat dissipation during the switching process. As a result, the thermal load during the switching process is reduced and the contact layer less stressed.

Die Aufgabe der Erfindung besteht damit darin, eine weitere Verbesserung des Verschleißverhaltens von beschichteten Bauteilen, insbesondere elektrischen Kontaktelementen, zu bewirken.The The object of the invention is therefore a further improvement the wear behavior of coated components, in particular electrical Contact elements to effect.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Bauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Gefüge zusätzlich zu den CNT Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind. Hintergrund der erfindungsgemäßen Maßnahme ist, dass das Einbringen von CNT entgegen der in der Fachwelt weit verbreiteten Meinung das Verschleißverhalten einer Schicht nur unzureichend verbessert. Zwar verbessern CNT die Härte der Schicht, das tribologische Verhalten von Oberflächen wird allerdings nicht allein durch deren Härte beeinflusst. Vielmehr sind auch die Gleiteigenschaften der Schicht bei einer reibenden Beanspruchung von vorrangiger Bedeutung. Hier setzt die Erfindung an, indem zusätzlich zu den CNT die Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind. Trockenschmierstoffe gehören einer Materialgruppe an, die sich darin auszeichnet, dass verbesserte Gleiteigenschaften der betreffenden Oberflächen erreicht werden. Hierdurch wird der Verschleiß vorteilhaft herabgesetzt, wodurch das Bauteil mit einer Schicht, in deren Gefüge CNT und Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind, eine verbesserte Standzeit erreicht. Dabei bildet das Gefüge der Schicht eine Matrix, in der die Partikel des Trockenschmierstoffes und die CNT, die ebenfalls als Partikel aufgefasst werden können, dispers verteilt sind. Die CNT stellen aufgrund ihrer Abmessungen Nanopartikel dar. Die Partikel des Trockenschmierstoffes können als Nanopartikel ausgeführt sein, aber auch Abmessungen im Mikrometerbereich aufweisen.These The object is achieved according to the invention with the aforementioned component solved that in the fabric in addition to the CNT particles of a dry lubricant are involved. Background of the measure according to the invention is that the introduction of CNT contrary to that in the professional world far widespread opinion, the wear behavior of a layer only inadequately improved. Although CNT improve the hardness the layer, the tribological behavior of surfaces However, this is not influenced solely by their severity. Rather, the sliding properties of the layer at a rubbing stress of primary importance. This is where the Invention, in addition to the CNT, the particles a dry lubricant are involved. dry lubricants belong to a material group that is characterized by that improved sliding properties of the surfaces concerned be achieved. As a result, the wear is advantageous lowered, causing the component with a layer in their structure CNT and particles of a dry lubricant are involved, a improved service life achieved. This forms the structure the layer is a matrix in which the particles of the dry lubricant and the CNT, which can also be thought of as particles, are distributed disperse. The CNT make due to their dimensions Nanoparticles dar. The particles of the dry lubricant can be designed as nanoparticles, but also dimensions in the micrometer range.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens einer der verwendeten Trockenschmierstoffe Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Tantaldisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid, Graphitfluorid und Silberniob-Selenid in den Partikeln enthalten ist. Die Partikel des Trockenschmierstoffes können also aus einem oder mehreren der aufgeführten Trockenschmierstoffe bestehen und auch mit anderen Trockenschmierstoffen, die hier nicht aufgeführt sind, gemischt sein. Auch ist es möglich, Partikel unterschiedlicher Zusammensetzung zu verwenden, d. h. Partikel eines Trockenschmierstoffes mit Partikeln eines anderen Trockenschmierstoffes zu mischen, wobei beide Arten von Trockenschmierstoff in das Gefüge der Schicht eingebaut werden. Durch eine geeignete Mischung und Auswahl von Trockenschmierstoffen lässt sich vorteilhaft die Schicht hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens auf eine bestimmte Anwendung hin optimieren. Hierbei sind die Umstände der Applikation zu berücksichtigen, wobei angemerkt sein soll, dass das tribologische Verhalten zweier Bauteile im Allgemeinen nur begrenzt vorhergesagt werden kann, so dass für eine Optimierung, d. h. Auswahl geeigneter Trockenschmierstoffe, Versuche notwendig sind. Die aufgeführten Trockenschmierstoffe weisen im Allgemeinen jedoch gute Schmiereigenschaften auf, weswegen deren Auswahl bevorzugt werden kann, um zu befriedigenden Resultaten zu kommen.According to one advantageous embodiment of the invention is provided that at least one of the dry lubricants molybdenum disulfide, Tungsten disulfide, tantalum disulfide, graphite, hexagonal boron nitride, Graphite fluoride and silver niobium selenide contained in the particles is. So the particles of the dry lubricant can from one or more of the listed dry lubricants exist and also with other dry lubricants that are not here be mixed. It is also possible To use particles of different composition, d. H. particle a dry lubricant with particles of another dry lubricant to mix, using both types of dry lubricant in the structure the layer to be installed. By a suitable mixture and selection Of dry lubricants, the layer can be advantageous in terms of their wear behavior to a specific Optimize the application. Here are the circumstances of the To consider the application, whereby it should be noted that the tribological behavior of two components in general can only be predicted to be limited, so for a Optimization, d. H. Selection of suitable dry lubricants, tests necessary. The listed dry lubricants point in general, however, good lubricating properties, so their Selection may be preferred to give satisfactory results come.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn die Schicht ein metallisches Gefüge insbesondere aus einer Nickel-Kobalt-Legierung aufweist. Das metallische Gefüge der Schicht ermöglicht eine Leitung des elektrischen Stromes mit vorteilhaft geringem elektrischen Widerstand. Insbesondere Nickel-Kobalt-Legierungen eignen sich für elektrische Schaltelemente, da sie eine vergleichsweise gute elektrische und thermische Leitfähigkeit mit einem befriedigenden Verschleißverhalten verbinden. Daher kann das Optimierungspotential durch Einbringung von CNT und Trockenschmierstoff-Partikeln vorteilhaft besonders gut genutzt werden.A Further embodiment of the invention is obtained when the layer a metallic structure, in particular of a nickel-cobalt alloy having. The metallic structure of the layer allows a line of electric current with advantageously low electrical Resistance. In particular, nickel-cobalt alloys are suitable for electrical Switching elements, as they have a comparatively good electrical and thermal conductivity with a satisfactory wear behavior connect. Therefore, the potential for optimization through introduction Of CNT and dry lubricant particles advantageous especially be well used.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schicht ein keramisches Gefüge oder zumindest keramische Gefügeanteile insbesondere aus oxidischen oder nitridischen Keramiken wie Titannitrid aufweist. Hierdurch lassen sich vorteilhaft sehr harte Schichten, beispielsweise für eine Werkzeugbeschichtung, herstellen, wobei deren tribologisches Verhalten durch Einbringen der Trockenschmierstoff-Partikel optimiert werden kann. Hierdurch lässt sich die Standzeit vorteilhaft verbessern. Gleichzeitig kann die thermische Leitfähigkeit der CNT genutzt werden, um beispielsweise bei Werkzeugen einer spanenden Bearbeitung die Wärme effektiv abzuleiten. Die Verringerung der thermischen Belastung führt bei hohen Schnittgeschwindigkeiten des Werkzeugs vorteilhaft gleichzeitig zu einer verbesserten Standzeit, bzw. ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten bei gleichbleibender Standzeit.According to another embodiment of the invention, it is provided that the layer has a ceramic structure or at least ceramic structural parts, in particular of oxidic or nitridic ceramics such as titanium nitride. As a result, very hard layers, for example for a tool coating, can advantageously be produced, the tribological behavior of which can be optimized by introducing the dry lubricant particles. This can advantageously improve the service life. At the same time, the thermal conductivity of the CNT can be used, for example, to effectively dissipate the heat in tools of a machining operation. The reduction of Thermal stress leads at high cutting speeds of the tool advantageously at the same time to an improved service life, or allows higher cutting speeds with a constant service life.

Auch ist es denkbar, dass nur bestimmte Gefügeanteile keramisch sind, während andere Gefügeanteile metallisch sind. Eine elektrische Leitfähigkeit der Schicht bleibt somit erhalten, wobei die keramischen Gefügeanteile vorrangig zur Optimierung der Standzeit eingesetzt werden. Zuletzt können auch elektrisch leitfähige Keramiken verwendet werden, mit denen auch bei rein keramischen Schichten eine Herstellung von elektrischen Kontaktschichten möglich ist. Dies ist insbesondere bei Titannitrid der Fall.Also It is conceivable that only certain parts of the structure are ceramic while other parts of the structure are metallic are. An electrical conductivity of the layer remains thus obtained, the ceramic microstructural components are given priority to optimize the service life. Last can also electrically conductive ceramics are used with which even with purely ceramic layers, a production of electrical Contact layers is possible. This is especially true at Titanium nitride the case.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten eines Bauteils, bei dem das Bauteil in einen Elektrolyten gegeben wird, wo eine Schicht aus Bestandteilen des Elektrolyts abgeschieden wird, wobei in dem Elektrolyten CNT dispergiert sind, die in die Schicht mit eingebaut werden.Farther The invention relates to a process for electrochemical coating a component in which the component is placed in an electrolyte, where a layer of constituents of the electrolyte is deposited, wherein in the electrolyte, CNT dispersed in the layer be installed with.

Ein Verfahren der genannten Art ist beispielsweise gemäß der US 2007/0036978 A1 bekannt, wobei CNT zum Zwecke des Einbaus in eine elektrochemisch herzustellende Schicht in dem Elektrolyten dispergiert werden. Während des elektrochemischen Schichtaufbaus werden diese CNT daher mit in die Schicht eingebaut.A method of the type mentioned is, for example, according to the US 2007/0036978 A1 known, wherein CNT are dispersed in the electrolyte for the purpose of incorporation into an electrochemically produced layer. During the electrochemical layer construction, these CNTs are therefore incorporated into the layer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten unter Einbau von CNT anzugeben, mit dem sich Schichten mit einem erweiterten Funktionsumfang erzeugen lassen.task The invention is a process for electrochemical coating under installation of CNT, with which layers with a generate extended functionality.

Diese Aufgabe wird mit dem genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Elektrolyt neben CNT außerdem Partikel eines Trockenschmierstoffes dispergiert werden, die ebenfalls in die Schicht mit eingebaut werden. Hierdurch lassen sich Schichten erzeugen, die vorteilhaft Anforderungsprofilen entsprechen, wie sie eingangs bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Schichten erläutert wurden.These The object is achieved by the method according to the invention solved that in the electrolyte next to CNT as well Particles of a dry lubricant are dispersed, which also be incorporated into the layer. This can be layers generate, which advantageously meet requirements profiles, such as they already at the beginning in connection with the layers according to the invention were explained.

Vorteilhaft kann für das Beschichten ein wässriger Elektrolyt verwendet werden, wobei die CNT und die Partikel eines Trockenschmierstoffes unter Einsatz eines Netzmittels in dem Elektrolyten dispergiert werden. Hierbei kann vorteilhaft auf eine Vielzahl von verfügbaren Elektrolyten zurückgegriffen werden, wobei auch auf die in der US 2007/0036978 A1 angegebenen Netzmittel zurückgegriffen werden kann.Advantageously, an aqueous electrolyte can be used for the coating, wherein the CNT and the particles of a dry lubricant are dispersed in the electrolyte using a wetting agent. In this case can be used advantageously on a variety of available electrolytes, wherein also in the in the US 2007/0036978 A1 can be used recited wetting agent.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erhalten, wenn für das Beschichten als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit verwendet wird. Als ionische Flüssigkeiten bezeichnet man flüssige Salze, ohne dass das Salz in einem Lösungsmittel (bevorzugt Wasser) gelöst wird. Es handelt sich dabei um organische Flüssigkeiten, die aus Kationen und Anionen zusammengesetzt sind. Als Kationen kommen im vorliegenden Fall alkyliertes Imidazolium-, Pyridinium-, Ammonium- oder Phosphonium-Ionen zum Einsatz. Als Anionen können beispielsweise einfache Halogenide, Tetrafluorborate, Hexafluorphosphate, Bi(trifluoromethylsulfonyl)imide oder Tri(pentafluoroethyl)trifluorphosphate verwendet werden. Diese Auswahl der Kationen und Anionen bewirkt, dass die ionischen Flüssigkeiten bei Temperaturen von unter 100°C, bevorzugt sogar bei Raumtemperatur, im flüssigen Zustand vorliegen. Aufgrund ihrer chemischen Struktur besitzen ionische Flüssigkeiten tensidartige Eigenschaften, weswegen sich diese Flüssigkeiten hervorragend zur Herstellung von Dispersionen eignen. Die ionische Flüssigkeit wirkt dabei als Dispersionsmittel, wobei die zu dispergierenden Dispersanten Mikro- oder Nanoteilchen sein können und erfindungsgemäß durch die CNT und die Partikel des Trockenschmierstoffes gebildet werden. Vorteilhaft kann auf Netzmittel zum Dispergieren verzichtet werden, wobei hierdurch vermieden wird, dass die Eigenschaften der in die elektrochemisch hergestellte Schicht eingebauten Partikel durch mit eingebaute Netzmittel beeinträchtigt werden. Außerdem lassen sich in ionischen Flüssigkeiten vergleichsweise hohe Konzentrationen an dispergierten Partikeln erreichen, wodurch vorteilhaft auch höhere Einbauraten in die zu erzeugende Schicht erreicht werden.A another particularly advantageous embodiment of the invention Process is obtained when for coating as Electrolyte an ionic liquid is used. When Ionic liquids are called liquid ones Salts, without the salt in a solvent (preferably water) is solved. These are organic liquids, which are composed of cations and anions. As cations In the present case, alkylated imidazolium, pyridinium, Ammonium or phosphonium ions are used. As anions can for example, simple halides, tetrafluoroborates, hexafluorophosphates, bi (trifluoromethylsulfonyl) imides or tri (pentafluoroethyl) trifluorophosphates. This selection The cations and anions cause the ionic liquids at temperatures below 100 ° C, preferably even at room temperature, in the liquid state. Due to its chemical structure ionic liquids have surfactant-like properties, which is why these liquids are excellent for the production of dispersions are suitable. The ionic liquid acts as a dispersing agent, wherein the dispersants to be dispersed Micro- or nanoparticles and according to the invention by the CNT and the particles of the dry lubricant are formed. Advantageously can be dispensed wetting agent for dispersing, wherein This avoids the properties of the electrochemical manufactured layer built-in particles by with built-in wetting agents be affected. In addition, can be in ionic liquids comparatively high concentrations reach on dispersed particles, which advantageously also higher Installation rates are achieved in the layer to be generated.

Außerdem lassen sich die Metalle aus der ionischen Flüssigkeit auch als nanokristalline Metallschichten abscheiden. Hierzu sind die Parameter gemäß der WO 2006/061081 A2 bzw. die Angaben von F. Endres, „Ionische Flüssigkeiten zur Metallabscheidung”, Nachrichten aus der Chemie, 55, Mai 2007, Seiten 507 bis 511 zu berücksichtigen. Die Struktur nanokristalliner Metallschichten eignet sich vorteilhaft besonders gut zum Einbau von CNT sowie den Partikeln des Trockenschmierstoffes, so dass vorteilhaft besonders hohe Einbauraten erreicht werden können.In addition, the metals from the ionic liquid can also be deposited as nanocrystalline metal layers. For this, the parameters according to the WO 2006/061081 A2 or the information from F. Endres, "Ionic Liquids for Metal Deposition," News from Chemistry, 55, May 2007, pages 507 to 511 to take into account. The structure of nanocrystalline metal layers is advantageously particularly well suited to the incorporation of CNT and the particles of the dry lubricant, so that advantageously particularly high incorporation rates can be achieved.

Sowohl die Abscheidung aus wässrigen Elektrolyten als auch die Abscheidung aus ionischen Flüssigkeiten kann sowohl im Gleichstrombetrieb wie auch im Pulsbetrieb erfolgen. Hierdurch ist vorteilhaft eine Variation der abgeschiedenen Anteile an CNT und Partikeln des Trockenschmierstoffes möglich. Als mögliche Metalle zur Abscheidung der metallischen Schicht können neben den bereits genannten auch beispielsweise Kupfer und Gold zum Einsatz kommen. Die verwendeten CNT können ebenfalls unterschiedliche Ausprägungen aufweisen. Insbesondere ist die Verwendung von Singlewall-CNT, Multiwall-CNT oder Doublewall-CNT möglich. Weiterhin können die CNT funktionelle Gruppen aufweisen, die deren Eigenschaftsprofil beeinflussen.Both deposition from aqueous electrolytes and deposition from ionic liquids can be carried out both in DC operation and in pulsed operation. As a result, a variation of the deposited fractions of CNT and particles of the dry lubricant is advantageously possible. As possible metals for the deposition of the metallic layer, in addition to those already mentioned, for example, copper and gold can also be used. The CNTs used can also have different characteristics. in particular In particular, the use of single wall CNT, multiwall CNT or doublewall CNT is possible. Furthermore, the CNTs may have functional groups that influence their property profile.

Nachfolgend soll ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden folgende Schritte durchlaufen:

  • 1. In einer ionischen Flüssigkeit, wie 1-Butyl-3-methylimidazoliumtetrafluorborat werden entsprechende Salze zu den ionischen Salzen, wie Nickeltetrafluoroborat und Cobaltsulfamat als Ionenträger gelöst.
  • 2. Anschließend werden in diesen Elektrolyten Molybdän- oder Wolframdisulfid als Nano- oder Mikroteilchen und Carbon Nanotubes dispergiert.
  • 3. Sind die genannten Dispersanten homogen im Elekrolyten verteilt, wird in das Bad eine Anode, bestehend aus Nickel und Kobalt, eingesetzt. Dabei handelt es sich um lösliche Elektroden, um eine konstante Ni- und Co-Konzentration zu erreichen.
  • 4. Danach wird das zu beschichtende und leitfähige Werkstück in den Elektrolyten getaucht und als Kathode an eine Stromquelle angeschlossen.
  • 5. Bei einem Strom von 0,5 bis 20 A/dm2 wird Ni/Co mit den genannten Sulfiden und den CNT abgeschieden.
An exemplary embodiment of the method according to the invention will be described below. In this embodiment, the following steps are performed:
  • 1. In an ionic liquid such as 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, corresponding salts are dissolved to the ionic salts such as nickel tetrafluoroborate and cobalt sulfamate as the ion carrier.
  • 2. Subsequently, molybdenum or tungsten disulfide as nano- or microparticles and carbon nanotubes are dispersed in these electrolytes.
  • 3. If the dispersants mentioned are distributed homogeneously in the electrolyte, an anode consisting of nickel and cobalt is used in the bath. These are soluble electrodes to achieve a constant concentration of Ni and Co.
  • 4. Thereafter, the to be coated and conductive workpiece is immersed in the electrolyte and connected as a cathode to a power source.
  • 5. At a current of 0.5 to 20 A / dm 2 , Ni / Co is deposited with said sulfides and CNT.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:Further Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Same or corresponding drawing elements are in the individual figures each with the same reference numerals provided and will only be explained several times, as There are differences between the individual figures. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteils als elektrisches Kontaktelement, 1 An embodiment of the component according to the invention as an electrical contact element,

2 das in 1 gekennzeichnete Detail und 2 this in 1 marked detail and

3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch. 3 an embodiment of the method according to the invention schematically.

Ein Bauteil 11 gemäß 1 ist als elektrisches Schaltelement ausgebildet. Dieses weist im Kontaktbereich eine Schicht 12 auf, in die, wie 2 zu entnehmen ist, einerseits CNT 13 und andererseits Partikel 14 eines Trockenschmierstoffes eingelagert sind. Eine durch die Schicht 12 gebildete Kontaktfläche 15 weist dadurch vorteilhaft einen erhöhten Verschleißwiderstand, eine erhöhte Tragfähigkeit für den Schaltstrom und damit eine verlängerte Standzeit auf.A component 11 according to 1 is designed as an electrical switching element. This has a layer in the contact area 12 in, in, how 2 it can be seen on the one hand CNT 13 and on the other hand particles 14 embedded a dry lubricant. One through the layer 12 formed contact surface 15 This advantageously has an increased wear resistance, an increased load capacity for the switching current and thus an extended service life.

Bei dem Verfahren gemäß 3 wird ein als ionische Flüssigkeit ausgeführtes Elektrolyt 16 in einen Behälter 17 eingefüllt. In dem Elektrolyt 16 sind CNT 13 und Partikel 14 eines Trockenschmierstoffes dispergiert. Das zu beschichtende Bauteil 11 als Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode 18 werden mit einer Spannungsquelle 19 kontaktiert, wodurch auf dem Bauteil 11 unter Einlagerung der CNT 13 und der Partikel 14 des Trockenschmierstoffes eine Schicht hergestellt werden kann.In the method according to 3 becomes an ionic liquid electrolyte 16 in a container 17 filled. In the electrolyte 16 are CNT 13 and particles 14 a dry lubricant dispersed. The component to be coated 11 as a working electrode and a counter electrode 18 be with a voltage source 19 contacted, causing the component 11 under storage of the CNT 13 and the particle 14 of the dry lubricant, a layer can be produced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 2007/118337 A1 [0002, 0002] - WO 2007/118337 A1 [0002, 0002]
  • - US 2007/0036978 A1 [0010, 0013] US 2007/0036978 A1 [0010, 0013]
  • - WO 2006/061081 A2 [0015] - WO 2006/061081 A2 [0015]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - F. Endres, „Ionische Flüssigkeiten zur Metallabscheidung”, Nachrichten aus der Chemie, 55, Mai 2007, Seiten 507 bis 511 [0015] - F. Endres, "Ionic Liquids for Metal Deposition", News from Chemistry, 55, May 2007, pages 507 to 511 [0015]

Claims (10)

Bauteil (11) mit einer Schicht (12), in deren Gefüge CNT (13) eingebaut sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gefüge außerdem Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind.Component ( 11 ) with a layer ( 12 ), in whose structure CNT ( 13 ), characterized in that in the structure also particles ( 14 ) are integrated a dry lubricant. Bauteil nach Anspruch 1, dass mindestens einer der Trockenschmierstoffe Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Tantaldisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid, Graphitfluorid und Silberniob-Selenid in den Partikeln (14) enthalten ist.Component according to claim 1, that at least one of the dry lubricants molybdenum disulfide, tungsten disulfide, tantaldisulfide, graphite, hexagonal boron nitride, graphite fluoride and silver niobium selenide in the particles ( 14 ) is included. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12) ein metallisches Gefüge insbesondere aus einer Nickel, Kobalt, Silber oder Legierungen dieser Metalle aufweist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 12 ) has a metallic structure, in particular of a nickel, cobalt, silver or alloys of these metals. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12) ein keramisches Gefüge oder zumindest keramische Gefügeanteile insbesondere aus oxidischen oder nitridischen Keramiken wie Titannitrid aufweist.Component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the layer ( 12 ) has a ceramic structure or at least ceramic structural components, in particular of oxidic or nitridic ceramics such as titanium nitride. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schicht (12) als elektrische Kontaktfläche (15) ausgebildet ist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the layer ( 12 ) as electrical contact surface ( 15 ) is trained. Verfahren zum elektrochemischen Beschichten eines Bauteils (11), bei dem das Bauteil in einen Elektrolyten (16) gegeben wird, wo eine Schicht (12) aus Bestandeilen des Elektrolyts (16) abgeschieden wird, wobei in dem Elektrolyten CNT (13) dispergiert sind, die in die Schicht (12) mit eingebaut werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektrolyt (16) außerdem Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes dispergiert werden, die ebenfalls in die Schicht (12) mit eingebaut werden.Process for the electrochemical coating of a component ( 11 ), in which the component in an electrolyte ( 16 ) where a layer ( 12 ) from constituents of the electrolyte ( 16 ), wherein in the electrolyte CNT ( 13 ) dispersed in the layer ( 12 ), characterized in that in the electrolyte ( 16 ) also particles ( 14 ) of a dry lubricant, which is also in the layer ( 12 ) are installed. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für das Beschichten ein wässriger Elektrolyt (16) verwendet wird, wobei die CNT (13) und die Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes unter Einsatz eines Netzmittels in dem Elektrolyten (16) dispergiert werden.A method according to claim 6, characterized in that for the coating an aqueous electrolyte ( 16 ), the CNTs ( 13 ) and the particles ( 14 ) of a dry lubricant using a wetting agent in the electrolyte ( 16 ) are dispersed. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit verwendet wird.Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the electrolyte is an ionic liquid is used. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ionischen Flüssigkeit ohne Zusatz von Netzmitteln verwendet wird.Method according to claim 8, characterized in that that the ionic liquid without the addition of wetting agents is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (12) als nanokristalline Metallschicht abgeschieden wird.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the layer ( 12 ) is deposited as a nanocrystalline metal layer.
DE102008030988A 2008-06-27 2008-06-27 Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same Expired - Fee Related DE102008030988B4 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008030988A DE102008030988B4 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same
PCT/EP2009/057788 WO2009156386A1 (en) 2008-06-27 2009-06-23 Component with a layer into which cnt (carbon nanotubes) are incorporated and a method for the manufacture of said component
CA2729310A CA2729310A1 (en) 2008-06-27 2009-06-23 Component with a layer into which cnt (carbon nanotubes) are incorporated and a method for the manufacture of said component
JP2011515348A JP2011527487A (en) 2008-06-27 2009-06-23 Member provided with a layer containing carbon nanotubes and method for manufacturing the member
EP09769235A EP2294656A1 (en) 2008-06-27 2009-06-23 Component with a layer into which cnt (carbon nanotubes) are incorporated and a method for the manufacture of said component
US13/000,684 US20110100825A1 (en) 2008-06-27 2009-06-23 Component with a Layer into which CNT (Carbon Nanotubes) are Incorporated and a Method for the Manufacture of Said Component
CN2009801243417A CN102077423A (en) 2008-06-27 2009-06-23 Component with a layer into which CNT (carbon nanotubes) are incorporated and a method for the manufacture of said component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008030988A DE102008030988B4 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008030988A1 true DE102008030988A1 (en) 2009-12-31
DE102008030988B4 DE102008030988B4 (en) 2010-04-01

Family

ID=41078208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008030988A Expired - Fee Related DE102008030988B4 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110100825A1 (en)
EP (1) EP2294656A1 (en)
JP (1) JP2011527487A (en)
CN (1) CN102077423A (en)
CA (1) CA2729310A1 (en)
DE (1) DE102008030988B4 (en)
WO (1) WO2009156386A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3006605A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-13 The Swatch Group Research and Development Ltd. Self-lubricating composite coating
DE102018005348A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co KG Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
DE102018005352A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co KG Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
EP3879555A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Cnt-based thermal overcurrent release for electromechanical switches
WO2023001868A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Galvanotechnik Gmbh Silver electrolyte for separating silver dispersion layers

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140094072A1 (en) * 2011-06-03 2014-04-03 Panasonic Corporation Electrical contact component
US10006141B2 (en) * 2013-06-20 2018-06-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method to produce metal matrix nanocomposite
KR101609028B1 (en) 2013-11-29 2016-04-05 엘에스산전 주식회사 Electrical contact materials and method for preparing the same
CN104388928B (en) * 2014-11-20 2016-10-05 上海海事大学 A kind of TiC-Cr7c3-CNTs/ Fe-base surface compound material and preparation method thereof
DE102016214693B4 (en) * 2016-08-08 2018-05-09 Steinbeiss-Forschungszentrum, Material Engineering Center Saarland An electrically conductive contact element for an electrical connector, an electrical connector comprising such a contact element, and methods for enclosing an assistant under the contact surface of such a contact element
US10505312B2 (en) * 2018-02-07 2019-12-10 Smiths Interconnect Americas, Inc. Hot mate contact system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006061081A2 (en) 2004-12-10 2006-06-15 Merck Patent Gmbh Electrochemical deposition of tantalum and/or copper in ionic liquids
US20070036978A1 (en) 2005-05-20 2007-02-15 University Of Central Florida Carbon nanotube reinforced metal composites
WO2007118337A1 (en) 2006-04-13 2007-10-25 Abb Research Ltd Electrical contact assembly

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040029706A1 (en) * 2002-02-14 2004-02-12 Barrera Enrique V. Fabrication of reinforced composite material comprising carbon nanotubes, fullerenes, and vapor-grown carbon fibers for thermal barrier materials, structural ceramics, and multifunctional nanocomposite ceramics
EP1369504A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-10 Hille & Müller Metal strip for the manufacture of components for electrical connectors
JP4242832B2 (en) * 2002-07-03 2009-03-25 シンテック，インコーポレイテッド Fabrication method and activation treatment of nanostructured composite field emission cathode
US20070158619A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-12 Yucong Wang Electroplated composite coating
US20080123475A1 (en) * 2006-11-28 2008-05-29 Seiko Epson Corporation Timepiece component and timepiece having the timepiece component

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006061081A2 (en) 2004-12-10 2006-06-15 Merck Patent Gmbh Electrochemical deposition of tantalum and/or copper in ionic liquids
US20070036978A1 (en) 2005-05-20 2007-02-15 University Of Central Florida Carbon nanotube reinforced metal composites
WO2007118337A1 (en) 2006-04-13 2007-10-25 Abb Research Ltd Electrical contact assembly

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. Endres, "Ionische Flüssigkeiten zur Metallabscheidung", Nachrichten aus der Chemie, 55, Mai 2007, Seiten 507 bis 511

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3006605A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-13 The Swatch Group Research and Development Ltd. Self-lubricating composite coating
WO2016055409A1 (en) * 2014-10-08 2016-04-14 The Swatch Group Research And Development Ltd Self-lubricating composite coating
US10047450B2 (en) 2014-10-08 2018-08-14 The Swatch Group Research And Development Ltd Self-lubricating composite coating
DE102018005348A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co KG Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
DE102018005352A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co KG Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
EP3879555A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Cnt-based thermal overcurrent release for electromechanical switches
WO2023001868A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Galvanotechnik Gmbh Silver electrolyte for separating silver dispersion layers
DE102021118820A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Galvanotechnik Gmbh silver electrolyte

Also Published As

Publication number Publication date
US20110100825A1 (en) 2011-05-05
CN102077423A (en) 2011-05-25
WO2009156386A1 (en) 2009-12-30
DE102008030988B4 (en) 2010-04-01
JP2011527487A (en) 2011-10-27
CA2729310A1 (en) 2009-12-30
EP2294656A1 (en) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008030988B4 (en) Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same
DE112015002494B4 (en) Fuel cell separator material and method of making the material
EP3797184B1 (en) Silver electrolyte for depositing dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
DE112009000731B4 (en) Cu-Ni-Si-Co-Cr system alloy for electronic materials
EP1142041B1 (en) Battery sheath made of a formed cold-rolled sheet and method for producing battery sheaths
DE102007042382B3 (en) Component for the sliding mounting of another component and method for its production
WO2016083198A1 (en) Electrical contact element, press-in pin, bushing, and leadframe
DE3047636A1 (en) CATHODE, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF, THEIR USE AND ELECTROLYSIS CELL
EP2851455B1 (en) Method of electroplating wear-resistant coating
DE102018005352A1 (en) Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
DE102010007624B4 (en) Separator for a fuel cell and method for its production
EP3070188A2 (en) Method for coating a press-in pin and press-in pin
DE112020001475T5 (en) Metal material and connector terminal
EP2646603A1 (en) Method for the electrochemical polishing of metallic objects and electrolyte solution suitable therefor
DE102005055742A1 (en) Electrochemical process to coat electrical connector metal component with tin or silver
DE102017201020A1 (en) Method for coating a contact component and contact component, vacuum interrupter and switchgear
DE102008049607A1 (en) High-temperature fuel cell and associated fuel cell system
DE4133466A1 (en) ELECTRICAL GRINDING CONTACT
EP3871293A1 (en) Electrical contact element
DE102008031003B4 (en) A method of producing a CNT-containing layer of an ionic liquid
DE112006004188B4 (en) A method of manufacturing an electrode for electroerosive surface treatment and an electrode produced thereafter
EP4194590A1 (en) Method and composition for selective anodisation
DE102006027821A1 (en) Electrical switching contact
DE10016920A1 (en) Plating of a tubular workpiece with a netting structure for medical implants maintains a constant gap between the head end of the workpiece as an anode and the electrode within the electrolyte bath
DE1440269C (en) Electrolytic shaping process

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140101