DE102008030988B4 - 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
DE102008030988B4
DE102008030988B4 DE102008030988A DE102008030988A DE102008030988B4 DE 102008030988 B4 DE102008030988 B4 DE 102008030988B4 DE 102008030988 A DE102008030988 A DE 102008030988A DE 102008030988 A DE102008030988 A DE 102008030988A DE 102008030988 B4 DE102008030988 B4 DE 102008030988B4
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102008030988A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102008030988A1 (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 JP2011515348A priority patent/JP2011527487A/en
Priority to EP09769235A priority patent/EP2294656A1/en
Priority to CN2009801243417A priority patent/CN102077423A/en
Priority to CA2729310A priority patent/CA2729310A1/en
Priority to PCT/EP2009/057788 priority patent/WO2009156386A1/en
Priority to US13/000,684 priority patent/US20110100825A1/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

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/66Electroplating: Baths therefor from melts
    • C25D3/665Electroplating: Baths therefor from melts from ionic liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02Contact members
    • H01R13/03Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/02Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021Composite material
    • H01H1/027Composite material containing carbon particles or fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/036Application 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

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) are installed, characterized in that in the structure also particles (14) of a dry lubricant are incorporated.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

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

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 structure additionally to the CNT particles of a dry lubricant are involved. Background of the inventive measure is that the Incorporation of CNT contrary to those widely used in the art Opinion the wear behavior a layer only inadequately improved. Although CNT improve the Hardness of Layer, however, the tribological behavior of surfaces will not only by their hardness affected. Rather, the sliding properties of the layer are in a rubbing stress of primary importance. Here employs the invention by adding the particles in addition to the CNTs a dry lubricant are involved. dry lubricants belong a material group that is characterized in that improved Sliding properties of the surfaces in question can be achieved. This will the wear advantageous reduced, whereby the component with a layer in their structure CNT and Particles of a dry lubricant are involved, an improved Lifetime reached. The structure of the layer forms a matrix, in which the particles of the dry lubricant and the CNT, which also can be understood as particles, are distributed disperse. The CNT make due to their dimensions Nanoparticles dar. The particles of the dry lubricant can as Executed nanoparticles be, but also have 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. The particles of the dry lubricant can therefore consist of one or more the listed Dry lubricants exist and also with other dry lubricants, the not listed here are, be mixed. It is also possible to have different particles Composition to use, d. H. Particles of a dry lubricant to mix with particles of another dry lubricant, wherein Both types of dry lubricant can be incorporated into the structure of the layer. By a suitable mixture and selection of dry lubricants let yourself advantageous the layer in terms of their wear behavior optimize for a specific application. Here are the circumstances of the To consider the application It should be noted that the tribological behavior of two Components can generally be predicted only limited, so that for an optimization, d. H. Selection of suitable dry lubricants, Experiments are necessary. The listed dry lubricants However, they generally have good lubricating properties, therefore their selection may be preferred to give satisfactory results get.

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. The metallic one structure 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 others portion of structure metallic. An electrical conductivity of the layer remains Thus, with the ceramic microstructural components primarily for optimizing the Life are used. Finally, electrically conductive ceramics can also be used can be used with which even with purely ceramic layers Production of electrical contact layers is possible. This is special Titanium nitride is 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 in addition to CNT also particles of a dry lubricant be dispersed, which are also incorporated in the layer. In this way, it is possible to produce layers which advantageously have requirement profiles correspond, as already mentioned in connection with the layers according to the invention explained were.

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 method according to the invention will receive if for the coating is used as the electrolyte, an ionic liquid. When ionic liquids is called liquid Salts, without the salt in a solvent (preferably water) solved becomes. These are organic liquids made from cations and anions are composed. As cations come in the present case alkylated imidazolium, pyridinium, ammonium or phosphonium ions for use. 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. by virtue of their chemical structure, ionic liquids have surfactant-like properties, which is why these fluids are excellent suitable for the preparation of dispersions. The ionic liquid acts as a dispersant, the dispersing Dispersants may be 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 impaired become. Furthermore can be dissolved in ionic liquids comparatively high concentrations of dispersed particles achieve, thereby also advantageous higher installation rates in the generating layer can be achieved.

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 data of F. Endres, "Ionic Liquids for Metal Deposition", Nachrichten der Chemie, 55, May 2007, pages 507 to 511. 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 are explained only in so far several times, as differences between give 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 ausgeführte 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.

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 Nickel, Kobalt, Silber oder einer Legierung dieser Metalle, aufweist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the layer ( 12 ) has a metallic structure, in particular of nickel, cobalt, silver or an alloy 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 Bestandteilen 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 Elektrolyten (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 Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit verwendet wird.A method according to claim 6, characterized in that the electrolyte is an ionic liquid is used. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit ohne Zusatz von Netzmitteln verwendet wird.Method according to claim 8, characterized in that that the ionic liquid is used without the addition of wetting agents. 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
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
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
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
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
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

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 DE102008030988A1 (en) 2009-12-31
DE102008030988B4 true 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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Families Citing this family (9)

* 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
EP3006605A1 (en) 2014-10-08 2016-04-13 The Swatch Group Research and Development Ltd. Self-lubricating composite coating
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
EP3879555A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Cnt-based thermal overcurrent release for electromechanical switches
DE102021118820A1 (en) 2021-07-21 2023-01-26 Umicore Galvanotechnik Gmbh silver electrolyte

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
CN1998061B (en) * 2002-07-03 2010-08-04 新泰科有限公司 Fabrication and activation processes for nanostructure composite field emission cathodes
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

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
WO2020007408A2 (en) 2018-07-05 2020-01-09 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Silver electrolyte for depositing dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
WO2020007407A2 (en) 2018-07-05 2020-01-09 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Silver electrolyte for depositing dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
EP4219796A1 (en) 2018-07-05 2023-08-02 Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG Contact surfaces with dispersion silver layers

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008030988A1 (en) 2009-12-31
WO2009156386A1 (en) 2009-12-30
CA2729310A1 (en) 2009-12-30
CN102077423A (en) 2011-05-25
JP2011527487A (en) 2011-10-27
US20110100825A1 (en) 2011-05-05
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
EP3797184B1 (en) Silver electrolyte for depositing dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
WO2016083198A1 (en) Electrical contact element, press-in pin, bushing, and leadframe
DE102018005352A1 (en) Silver electrolyte for the deposition of dispersion silver layers and contact surfaces with dispersion silver layers
DE102010007624A1 (en) Separator for a fuel cell and method for its production
EP2851455A1 (en) Electroplated wear-resistant coating and method for the same
DE102010014745B4 (en) Electric contact element and method for producing an electrical contact element
EP2058081A2 (en) Liquid metal paste
DE102007023494A1 (en) Electrode for electro-chemical machining of workpiece, has electrode body made from electrically conductive materials including insulating material, where materials are selected to yield different current density at electrode body
DE102010052778B4 (en) Process for the electrochemical polishing of metal objects and suitable electrolyte solution for this purpose
DE102017201020A1 (en) Method for coating a contact component and contact component, vacuum interrupter and switchgear
DE4133466A1 (en) ELECTRICAL GRINDING CONTACT
DE102008031003B4 (en) A method of producing a CNT-containing layer of an ionic liquid
WO2020244865A1 (en) Electrical contact element
DE112006004188B4 (en) A method of manufacturing an electrode for electroerosive surface treatment and an electrode produced thereafter
DE112009005415T5 (en) Corrosion protection device, corrosion protection method and wire erosion device
DE102015106432A1 (en) Method and device for producing a workpiece
WO2003075621A2 (en) Electrode element for a plasma torch and method for the production
DE102012012419A1 (en) Device useful for local stripping of coated metal components, in particular coated turbine blades, comprises a brush for mechanical machining of the component to be stripped and for applying an electrolyte solution
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
DD156003A1 (en) PROCESS FOR SURFACE TREATMENT OF TITANIUM AND ALLOYS
EP4194590A1 (en) Method and composition for selective anodisation
DE102006027821A1 (en) Electrical switching contact
DE1440269C (en) Electrolytic shaping process
WO2020244866A1 (en) Electric contact element for high operating voltages

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