BE1024791B1 - Metal / carbon hybrid coating for metal conductors - Google Patents
Metal / carbon hybrid coating for metal conductors Download PDFInfo
- Publication number
- BE1024791B1 BE1024791B1 BE2017/5158A BE201705158A BE1024791B1 BE 1024791 B1 BE1024791 B1 BE 1024791B1 BE 2017/5158 A BE2017/5158 A BE 2017/5158A BE 201705158 A BE201705158 A BE 201705158A BE 1024791 B1 BE1024791 B1 BE 1024791B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- substrate
- metal
- carbon
- coating
- coated
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 239
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 165
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 165
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 109
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 201
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 90
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 49
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 38
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 24
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 12
- -1 for example Substances 0.000 claims description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 claims description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 2
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 19
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- VJBCNMFKFZIXHC-UHFFFAOYSA-N azanium;2-(4-methyl-5-oxo-4-propan-2-yl-1h-imidazol-2-yl)quinoline-3-carboxylate Chemical compound N.N1C(=O)C(C(C)C)(C)N=C1C1=NC2=CC=CC=C2C=C1C(O)=O VJBCNMFKFZIXHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012216 imaging agent Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C25D7/06—Wires; Strips; Foils
- C25D7/0607—Wires
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Een product omvattende een substraat, het substraat omvattende een coating van koolstof en ten minste een metaal, waarbij koolstof de vorm heeft van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of een mengsel daarvan. De combinatie van het ten minste een metaal van de coating en de koolstof op het substraat resulteert in een product dat een hybridecoating omvat op het substraat.A product comprising a substrate, the substrate comprising a coating of carbon and at least one metal, wherein carbon is in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes or a mixture thereof. The combination of the at least one metal of the coating and the carbon on the substrate results in a product comprising a hybrid coating on the substrate.
Description
(73) Houder(s) :(73) Holder (s):
AURUBIS BELGIUM NV 1000, BRUSSEL België (72) Uitvinder(s) :AURUBIS BELGIUM NV 1000, BRUSSELS Belgium (72) Inventor (s):
JANSSEN Jan 3001 HEVERLEE België (54) Metaal/koolstofhybridecoating voor metalen geleiders (57) Een product omvattende een substraat, het substraat omvattende een coating van koolstof en ten minste een metaal, waarbij koolstof de vorm heeft van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of een mengsel daarvan.JANSSEN Jan 3001 HEVERLEE Belgium (54) Metal / carbon hybrid coating for metal conductors (57) A product comprising a substrate, the substrate comprising a coating of carbon and at least one metal, where carbon is in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes or a mixture thereof.
De combinatie van het ten minste een metaal van de coating en de koolstof op het substraat resulteert in een product dat een hybridecoating omvat op het substraat.The combination of the at least one metal of the coating and the carbon on the substrate results in a product that includes a hybrid coating on the substrate.
FIG, 2FIG, 2
BELGISCH UITVINDINGSOCTROOIBELGIAN INVENTION PATENT
FOD Economie, K.M.O., Middenstand & EnergieFPS Economy, K.M.O., Self-employed & Energy
Publicatienummer: 1024791 Nummer van indiening: BE2017/5158Publication number: 1024791 Filing number: BE2017 / 5158
Dienst voor de Intellectuele Eigendom Internationale classificatie: C25D 5/48 C25D 5/50 C25D 7/06 C25D 15/00 C25D 5/54 Datum van verlening: 03/07/2018Intellectual Property Office International classification: C25D 5/48 C25D 5/50 C25D 7/06 C25D 15/00 C25D 5/54 Date of issue: 03/07/2018
De Minister van Economie,The Minister of Economy,
Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;Having regard to the Paris Convention of 20 March 1883 for the Protection of Industrial Property;
Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 September 2014 ingediende octrooiaanvragen ;Having regard to the Law of March 28, 1984 on inventive patents, Article 22, for patent applications filed before September 22, 2014;
Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 September 2014 ingediende octrooiaanvragen ;Having regard to Title 1 Invention Patents of Book XI of the Economic Law Code, Article XI.24, for patent applications filed from September 22, 2014;
Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;Having regard to the Royal Decree of 2 December 1986 on the filing, granting and maintenance of inventive patents, Article 28;
Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 14/03/2017.Having regard to the application for an invention patent received by the Intellectual Property Office on 14/03/2017.
Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.Whereas for patent applications that fall within the scope of Title 1, Book XI, of the Code of Economic Law (hereinafter WER), in accordance with Article XI.19, § 4, second paragraph, of the WER, the granted patent will be limited. to the patent claims for which the novelty search report was prepared, when the patent application is the subject of a novelty search report indicating a lack of unity of invention as referred to in paragraph 1, and when the applicant does not limit his filing and does not file a divisional application in accordance with the search report.
Besluit:Decision:
Artikel 1. - Er wordt aanArticle 1
AURUBIS BELGIUM NV, Broekstraat 31, 1000 BRUSSEL België;AURUBIS BELGIUM NV, Broekstraat 31, 1000 BRUSSELS Belgium;
vertegenwoordigd doorrepresented by
HERTOGHE Kris, Hundeigemsesteenweg 1116, 9820, MERELBEKE;HERTOGHE Kris, Hundeigemsesteenweg 1116, 9820, MERELBEKE;
een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Metaal/koolstofhybridecoating voor metalen geleiders .a Belgian invention patent with a term of 20 years, subject to payment of the annual fees as referred to in Article XI.48, § 1 of the Economic Law Code, for: Metal / carbon hybrid coating for metal conductors.
UITVINDER(S):INVENTOR (S):
JANSSEN Jan, Groeneweg 5, 3001, HEVERLEE;JANSSEN Jan, Groeneweg 5, 3001, HEVERLEE;
VOORRANG:PRIORITY:
14/03/2016 GB 1604342.4;03/14/2016 GB 1604342.4;
AFSPLITSING :BREAKDOWN:
Afgesplitst van basisaanvraag : Indieningsdatum van de basisaanvraag :Split from basic application: Filing date of the basic application:
Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de Verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).Article 2. - This patent is granted without prior investigation into the patentability of the invention, without warranty of the Merit of the invention, nor of the accuracy of its description and at the risk of the applicant (s).
Brussel, 03/07/2018,Brussels, 03/07/2018,
Bij bijzondere machtiging:With special authorization:
BE2017/5158BE2017 / 5158
Metaal/koolstofhybridecoating voor metalen geleidersMetal / carbon hybrid coating for metal conductors
Gebied van de uitvindingField of the invention
De uitvinding heeft betrekking op een hybridecoating op een substraat. Meer specifiek heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een metaal/koolstofhybridecoating op een substraat, bv. een geleidend substraat, een metaalof halfgeleiderdrager, waarbij koolstof wordt verschaft in de vorm van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of mengsels daarvan en een werkwijze voor het produceren van een substraat, bv. metaaldrager, gecoat met koolstof en een metaal.The invention relates to a hybrid coating on a substrate. More specifically, the present invention relates to a metal / carbon hybrid coating on a substrate, e.g. a conductive substrate, a metal or semiconductor carrier, wherein carbon is provided in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes or mixtures thereof and a method of producing of a substrate, e.g. metal support, coated with carbon and a metal.
Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention
Het verschaffen van een composietcoating op metaalstroken of voorgestempelde metaalstroken waaronder koolstofnanobuizen en/of fullerenen en een metaal zijn bekend. Er worden echter nog vaak Problemen ervaren als gevolg van een siechte wrijvingswaarde en/of contactweerstand, läge slijtageweerstand en/of siechte vormbaarheid.The provision of a composite coating on metal strips or prepunched metal strips including carbon nanotubes and / or fullerenes and a metal are known. However, problems are still often experienced as a result of poor frictional value and / or contact resistance, low wear resistance and / or poor formability.
Daarom is er nood aan verbeterde werkwijzen en apparaten die de hoger vermelde nadelen wegwerken.Therefore, there is a need for improved methods and devices that overcome the above-mentioned drawbacks.
Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention
Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om een metaal/koolstofhybridecoating op metaaldragers te verschaffen, die ten minste een heeft van een verbeterde wrijvingswaarde, goede contactweerstand, goede wrijvingscorrosieweerstand, goede slijtageweerstand en goede vormbaarheid, en heeft bij voorkeur meer van of al deze kenmerken.It is an object of embodiments of the present invention to provide a metal / carbon hybrid coating on metal supports which has at least one of improved frictional value, good contact resistance, good frictional corrosion resistance, good wear resistance and good formability, and preferably has more of or all these characteristics.
De bovenstaande doelstelling wordt bereikt door een werkwijze en apparaat volgens de onderhavige uitvinding.The above object is achieved by a method and apparatus according to the present invention.
In een eerste aspect verschaft de onderhavige uitvinding werkwijzen voor het produceren van een substraat gecoat met koolstof en een metaal, omvattende de stappen van:In a first aspect, the present invention provides methods of producing a substrate coated with carbon and a metal, comprising the steps of:
- het ten minste gedeeltelijk coaten van het dragersubstraat met koolstof,- at least partially coating the carrier substrate with carbon,
BE2017/5158 waarbij de koolstof wordt verschaft in de vorm van koolstofnanobuizen, fullerenen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan;BE2017 / 5158 wherein the carbon is provided in the form of carbon nanotubes, fullerenes, graphene, graphene oxide or mixtures thereof;
- het afzetten van ten minste een metaal op het gecoate substraat gecoat met koolstof, dat resulteert in een hybridecoating op het substraat.- depositing at least one metal on the coated substrate coated with carbon, resulting in a hybrid coating on the substrate.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een hybridecoating op een substraat, bv. een hybridegeleider, wordt verschaft met verbeterde geleidbaarheid in vergelijking met geleiders uit de voorgaande stand der techniek.It is an advantage of embodiments of the present invention that a hybrid coating on a substrate, e.g., a hybrid conductor, is provided with improved conductivity compared to prior art conductors.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een hybridecoating op een substraat, be. een hybridegeleider, wordt verschaft die een verbeterde wrijvingswaarde en/of een goede contactweerstand en/of goede slijtageweerstand en/of goede vormbaarheid heeft.It is an advantage of embodiments of the present invention that a hybrid coating on a substrate, be. a hybrid conductor is provided which has an improved frictional value and / or good contact resistance and / or good wear resistance and / or good formability.
Het is een voordeel dat uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen worden gebruikt bij elektrische toepassingen, bijvoorbeeld voor het geleiden van elektriciteit. De combinatie van ten minste een metaal en koolstof als coating, meer specifiek koper en koolstofnanobuizen, verbetert de eigenschappen van de metaaldrager, ten minste de geleidbaarheid of ampaciteit, en combineren bij voorkeur deze eigenschappen. De geleidbaarheid en/of ampaciteit kan worden verbeterd, doordat de temperatuur van de hybridegeleider volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding lager is dan geleiders van de huidige stand der techniek.It is an advantage that embodiments of the present invention can be used in electrical applications, for example, for conducting electricity. The combination of at least a metal and carbon coating, more specifically copper and carbon nanotubes, improves the properties of the metal support, at least the conductivity or ampacity, and preferably combines these properties. Conductivity and / or ampacity can be improved in that the temperature of the hybrid conductor according to embodiments of the present invention is lower than prior art conductors.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een substraat gecoat met koolstof en ten minste een metaal mogelijk wordt gemaakt, waarbij het substraat een lengte kan hebben van enkele cm tot meters of zelfs eindeloos.It is an advantage of embodiments of the present invention that a substrate coated with carbon and at least one metal is allowed, the substrate being from a few centimeters to meters or even endless in length.
In voorkeursuitvoeringsvormen omvat het coaten van het substraat het coaten van het substraat met koolstofnanobuizen, fullerenen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan die gefunctionaliseerd zijn om goede bevochtigingseigenschappen te vertonen.In preferred embodiments, coating the substrate includes coating the substrate with carbon nanotubes, fullerenes, graphene, graphene oxide, or mixtures thereof that are functionalized to exhibit good wetting properties.
In voorkeursuitvoeringsvormen wordt afzetting van het ten minste een metaal op het substraat gecoat met koolstof uitgevoerd door galvanisering. In uitvoeringsvormen waar afzetting van het ten minste een metaal op het met koolstof gecoate substraat wordt uitgevoerd door galvanisering, kan genoemde afzetting afzetting van genoemd ten minste een metaal uit een galvanisatiebad omvattende het ten minste eenIn preferred embodiments, deposition of the at least one metal on the substrate coated with carbon is performed by electroplating. In embodiments where deposition of the at least one metal on the carbon-coated substrate is performed by electroplating, said deposition may include deposition of said at least one metal from an electroplating bath comprising the at least one
BE2017/5158 metaal omvatten. In verdere voorkeursuitvoeringsvormen kan afzetting van het ten minste een metaal afzetting van genoemd metaal uit een galvanisatiebad omvattende zowel het metaal als een koolstof omvatten.BE2017 / 5158 metal. In further preferred embodiments, deposition of the at least one metal deposition of said metal from a galvanizing bath comprising both the metal and a carbon may comprise.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan afzetting van het ten minste een metaal op het gecoate substraat gecoat met koolstof worden uitgevoerd door smelting. In uitvoeringsvormen waar afzetting van het ten minste een metaal op het met koolstof gecoate substraat wordt uitgevoerd door smelting, wordt genoemd ten minste een metaal of genoemd ten minste een metaal en een koolstof gesmolten op het met koolstof gecoate substraat.In preferred embodiments, deposition of the at least one metal on the coated substrate coated with carbon can be performed by melting. In embodiments where deposition of the at least one metal on the carbon-coated substrate is performed by melting, said at least one metal or said at least one metal and a carbon are melted on the carbon-coated substrate.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een hybridemetaal/koolstofcoating kan worden verschaft op het substraat, waarbij de afgezette metaallaag koolstof kan omvatten met een dichtheidsverdeling, bv. een koolstofgradiënt.It is an advantage of embodiments of the present invention that a hybrid metal / carbon coating can be provided on the substrate, the deposited metal layer comprising carbon with a density distribution, e.g., a carbon gradient.
In voorkeursuitvoeringsvormen omvat ten minste gedeeltelijke coating van het substraat met de koolstof elk van de volgende; chemische dampafzetting, mechanische plattering, besproeien van poeder van oplossingen met de koolstof, verschaffen van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide en/of fullerenen in een oplossing voor het dippen of verven van oplossingen met de koolstof.In preferred embodiments, at least partial coating of the substrate with the carbon includes any of the following; chemical vapor deposition, mechanical plating, spraying powder of solutions with the carbon, providing carbon nanotubes, graphene, graphene oxide and / or fullerenes in a solution for dipping or painting solutions with the carbon.
In voorkeursuitvoeringsvormen wordt de koolstof rechtstreeks op het substraat aangebracht.In preferred embodiments, the carbon is applied directly to the substrate.
In alternatieve voorkeursuitvoeringsvormen wordt de koolstof onrechtstreeks op het substraat aangebracht.In alternative preferred embodiments, the carbon is applied indirectly to the substrate.
In uitvoeringsvormen waarbij de koolstof onrechtstreeks op het substraat wordt aangebracht, kan ten minste een laag worden afgezet voor het aanbrengen van een coating op een substraat omvattende koolstof, waarbij genoemd aanbrengen van de ten minste een laag een van de volgende omvat: voor-plateren van het substraat met een metaal, bv. tin, of het verschaffen van een polymeer bindmiddel zoals, bijvoorbeeld, PAA of het verschaffen van een kiemvormingslaag.In embodiments where the carbon is applied indirectly to the substrate, at least one layer may be deposited before coating a substrate comprising carbon, said application of the at least one layer comprising one of the following: pre-plating the substrate with a metal, e.g., tin, or providing a polymeric binder such as, for example, PAA or providing a nucleation layer.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan de koolstof in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, waarbij de koolstofnanobuizen op het substraat worden aangebracht op een willekeurige of unidirectionele manier.In preferred embodiments, the carbon may be in the form of carbon nanotubes, the carbon nanotubes being applied to the substrate in any or one way.
In voorkeursuitvoeringsvormen waarin koolstofnanobuizen wordenIn preferred embodiments in which carbon nanotubes are used
BE2017/5158 aangebracht op een unidirectionele manier, kunnen de koolstofnanobuizen worden aangebracht op een unidirectionele manier door het substraat te trekken na afzetting van de koolstofnanobuizen. Koolstofnanobuizen kunnen ook worden aangebracht op een unidirectionele manier door middel van andere technieken, zoals magnetische en elektrische velden.BE2017 / 5158 applied in one way, the carbon nanotubes can be applied in one way by pulling the substrate after deposition of the carbon nanotubes. Carbon nanotubes can also be applied in a unidirectional manner using other techniques, such as magnetic and electric fields.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan de werkwijze verder een nabehandelingsstap omvatten, waarbij genoemde nabehandelingsstap ten minste een of een combinatie van de volgende stappen omvat: spoelen, trekken, uitgloeien, drukwalsen of inductieverwarming.In preferred embodiments, the method may further comprise a post-treatment step, said post-treatment step comprising at least one or a combination of the following steps: rinsing, drawing, annealing, pressure rolling or induction heating.
In voorkeursuitvoeringsvormen wordt een voorverwarmings- of uitgloeiingsstap verschaft.In preferred embodiments, a preheating or annealing step is provided.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat op een beheerste manier een voor- of naverwarmings- of uitgloeiingstap kan worden verschaft door elektrische verwarming of inductieverwarming, bv. door het aanbrengen van een potentiaal op de walsen die een groef omvatten.It is an advantage of embodiments of the present invention that a pre- or post-heating or annealing step can be provided in a controlled manner by electric heating or induction heating, e.g. by applying a potential to the rollers comprising a groove.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat adhesie van de coating wordt versterkt door het verschaffen van voor- of naverwarmingsstappen.It is an advantage of embodiments of the present invention that adhesion of the coating is enhanced by providing pre or post heating steps.
In voorkeursuitvoeringsvormen wordt het substraat behandeld voor afzetting van de koolstof, zodat adhesie met koolstofnanobuizen, fullerenen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan wordt verbeterd. Bij voorkeur, genoemde behandeling is het veränderen van de vorm van het substraat en/of verruwing van het oppervlak van het substraat en/of behandeling van het oppervlak van het substraat met een antioxidatiemedium, een vloeimedium en/of een zuur medium.In preferred embodiments, the substrate is treated for carbon deposition to improve adhesion with carbon nanotubes, fullerenes, graphene, graphene oxide, or mixtures thereof. Preferably, said treatment is to change the shape of the substrate and / or roughen the surface of the substrate and / or treat the surface of the substrate with an antioxidant medium, a flow medium and / or an acid medium.
In voorkeursuitvoeringsvormen is het substraat een draad, een stroombuis, een garen, een metaalprofiel, een metaaldraad of een metaalstrook.In preferred embodiments, the substrate is a wire, a flow tube, a yarn, a metal profile, a metal wire, or a metal strip.
In voorkeursuitvoeringsvormen ken het substraat een geleidend substraat zijn.In preferred embodiments, the substrate is a conductive substrate.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan het substraat een metaalsubstraat of een halfgeleidersubstraat zijn.In preferred embodiments, the substrate can be a metal substrate or a semiconductor substrate.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan het substraat een metaalsubstraat zijn en is het metaal van het metaalsubstraat en het ten minste een metaal van de coatingIn preferred embodiments, the substrate may be a metal substrate and the metal of the metal substrate and the at least one metal of the coating
BE2017/5158 gekozen uit de groep bestaande uit niet-ijzerhoudende metalen en hun legeringen.BE2017 / 5158 selected from the group consisting of non-ferrous metals and their alloys.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan het substraat een metaalsubstraat zijn en zijn het metaal van het metaalsubstraat en het ten minste een metaal van de coating gelijk of verschillend.In preferred embodiments, the substrate can be a metal substrate and the metal of the metal substrate and the at least one metal of the coating are the same or different.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan koper worden afgezet op een met CNT gecoate koperdrager of worden chroom en/of koper afgezet op een met CNT gecoate koperdrager.In preferred embodiments, copper may be deposited on a CNT-coated copper support or chromium and / or copper may be deposited on a CNT-coated copper support.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan het substraat een metaalsubstraat zijn en is het metaal van het metaalsubstraat en/of het ten minste een metaal van de coating zuurstofvrij koper (OFC), d.w.z. koper met een zuurstofgehalte lager dan 10 ppm, bij voorkeur lager dan 2 ppm.In preferred embodiments, the substrate may be a metal substrate and the metal of the metal substrate and / or the at least one metal of the coating is oxygen-free copper (OFC), i.e. copper with an oxygen content of less than 10 ppm, preferably less than 2 ppm.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat reacties die aanwezig zouden zijn doordat de aanwezigheid van zuurstof en zijn oxidatie worden voorkomen, de eigenschappen, bv. brandveiligheid, van de hybridegeleider bij hoge strömen verbeteren.It is an advantage of embodiments of the present invention that reactions which would be present by preventing the presence of oxygen and its oxidation improve the properties, e.g. fire safety, of the hybrid conductor at high currents.
In voorkeursuitvoeringsvormen is het substraat een metaalsubstraat en is het metaal van het metaalsubstraat en/of het ten minste een metaal van de coating is Electrolytic-Tough-Pitch koper (ETP).In preferred embodiments, the substrate is a metal substrate and the metal of the metal substrate and / or the at least one metal of the coating is Electrolytic-Tough-Pitch Copper (ETP).
In een tweede aspect verschaft de onderhavige uitvinding producten dir worden verkregen door middel van een werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.In a second aspect, the present invention provides products to be obtained by a method according to embodiments of the present invention.
In een derde aspect verschaft de onderhavige uitvinding een product dat een substraat omvat, het substraat omvattende een coating van koolstof en ten minste een metaal op genoemde koolstofcoating, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of een mengsel daarvan en waarbij de combinatie van het ten minste een metaal van de coating en de koolstof op het substraat resulteert in een product dat een hybridecoating op het substraat omvat.In a third aspect, the present invention provides a product comprising a substrate, the substrate comprising a coating of carbon and at least one metal on said carbon coating, wherein carbon is in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes or a mixture thereof and wherein the combination of the at least one metal of the coating and the carbon on the substrate results in a product comprising a hybrid coating on the substrate.
In voorkeursuitvoeringsvormen is het ten minste een metaal van de coating gekozen uit de groep bestaande uit niet-ijzerhoudende metalen en hun legeringen.In preferred embodiments, the at least one metal of the coating is selected from the group consisting of nonferrous metals and their alloys.
In voorkeursuitvoeringsvormen is het substraat een metaalsubstraat en zijn het metaal van het substraat en het ten minste een metaal van de coating gelijk of verschillend.In preferred embodiments, the substrate is a metal substrate and the metal of the substrate and the at least one metal of the coating are the same or different.
BE2017/5158BE2017 / 5158
In voorkeursuitvoeringsvormen zijn, wanneer de koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, genoemde koolstofnanobuizen op het substraat gerangschikt op een willekeurige of unidirectionele manier.In preferred embodiments, when the carbon is in the form of carbon nanotubes, said carbon nanotubes are arranged on the substrate in an arbitrary or unidirectional manner.
In voorkeursuitvoeringsvormen is het substraat een metaaldraad van ten minste 30 cm.In preferred embodiments, the substrate is a metal wire of at least 30 cm.
In een vierde aspect verschaft de onderhavige uitvinding werkwijzen voor het ononderbroken produceren van een substraat gecoat met koolstof, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen en/of mengsels daarvan, omvattende de stappen van:In a fourth aspect, the present invention provides methods for the continuous production of a substrate coated with carbon, wherein carbon is in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes and / or mixtures thereof, comprising the steps of:
- het verschaffen van een substraat gecoat met koolstof op het oppervlak ervan;- providing a substrate coated with carbon on its surface;
- het transporteren van genoemd substraat gecoat met koolstof op het oppervlak ervan tussen anodes door een bad van een elektrolytoplossing die ten minste een metaalzout bevat, en- transporting said substrate coated with carbon on its surface between anodes through an electrolyte solution bath containing at least one metal salt, and
- het elektrisch geleidend maken van het oppervlak van genoemd substraat gecoat met koolstof;making the surface of said substrate coated with carbon electrically conductive;
- het afzetten van de metaalionen van het metaalzout op het elektrisch geleidende oppervlak van genoemd substraat gecoat met koolstof.- depositing the metal ions of the metal salt on the electrically conductive surface of said substrate coated with carbon.
In voorkeursuitvoeringsvormen wordt het oppervlak van het substraat geleidend gemaakt door het längs een lange weg geleiden van het substraat in het metaalzout, waarbij een dergelijke lange weg wordt verkregen door gebruik te maken van een systeem dat gegroefde geleidingsrollen omvat, waarin het langwerpige substraat is gepositioneerd, zodat het langwerpige substraat meerdere keren over de gegroefde geleidingsrollen loopt, waardoor een veelheid aan parallel le routes door het metaalzoutbad wordt gecreëerd.In preferred embodiments, the surface of the substrate is made conductive by guiding the substrate along the metal salt along a long path, such a long path being obtained by using a system comprising grooved guide rollers in which the elongated substrate is positioned, so that the elongated substrate passes over the grooved guide rolls multiple times, creating a plurality of parallel routes through the metal salt bath.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een ononderbroken circulatie van de elektrolyt mogelijk wordt gemaakt.It is an advantage of embodiments of the present invention that allows uninterrupted circulation of the electrolyte.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een werkwijze en inrichting worden verschaft die met een hoge efficiëntie een ononderbroken elektrolytische behandeling van Substraten gecoat met koolstof mogelijk maken, bv. CNTs en/of fullerenen.It is an advantage of embodiments of the present invention that a method and apparatus are provided which allow high-efficiency continuous electrolytic treatment of Substrates coated with carbon, e.g. CNTs and / or fullerenes.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvindingIt is an advantage of embodiments of the present invention
BE2017/5158 dat wanneer een draad wordt gebruikt als substraat, lange draden tot 1 meter of zelfs eindeloos kunnen worden gegalvaniseerd.BE2017 / 5158 that when a wire is used as a substrate, long wires up to 1 meter or even endless can be galvanized.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat als het substraat gecoat met koolstof, bv. CNTs en/of fullereendraden, herhaaldelijk in en uit het galvanisatiebad worden gevoerd, dit meerdere lager plattering verschaft. Als resultaat daarvan is de onderhavige uitvinding voordelig doordat meerdere lagen galvanisatie van gewenste dikte met betere adhesieve eigenschappen wordt verschaft.It is an advantage of embodiments of the present invention that if the substrate coated with carbon, e.g., CNTs and / or fullerene wires, is repeatedly fed into and out of the plating bath, it provides multiple plating. As a result, the present invention is advantageous in that multiple layers of galvanization of desired thickness with better adhesive properties are provided.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een veel gemakkelijkere kwaliteitscontrole en betere werkefficiëntie wordt verschaft en dus vele economische voordelen evenals technische voordelen worden verschaft door het feit dat een betere kwaliteit van met gegalvaniseerde koolstof, bv. CNT en/of fullerenen, gecoat substraat kan worden verkregen in de onderhavige uitvinding.It is an advantage of embodiments of the present invention that a much easier quality control and better working efficiency is provided and thus many economic advantages as well as technical advantages are provided by the fact that better quality of galvanized carbon, e.g. CNT and / or fullerenes, coated substrate can be obtained in the present invention.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat additionele voor- of nabehandelingsstappen in deze werkwijze gemakkelijk kunnen worden geïntegreerd. Zoals, bijvoorbeeld, applicatie van koolstof, bv. koolstofnanobuizen en/of fullerenen, in lijn kan liggen met en vôôr de galvanisatie-uitrusting. In specifieke uitvoeringsvormen wordt het met CNT gegalvaniseerde koper of koperdraad met läge legering bij voorkeur gespoeld na galvanisatie, gehaspeld en is klaar voor een verdere treken optioneel een uitgloeiingsstap.It is an advantage of embodiments of the present invention that additional pre- or post-treatment steps can be easily integrated into this method. Such as, for example, application of carbon, e.g. carbon nanotubes and / or fullerenes, may be aligned with and prior to plating equipment. In specific embodiments, the CNT galvanized copper or low alloy copper wire is preferably spooled after galvanization, reeled and optionally ready for further drawing an annealing step.
In voorkeursuitvoeringsvormen omvat het verschaffen van een substraat gecoat met koolstof op het oppervlak ervan het aanbrengen van koolstof op het substraat en/of het aanbrengen van de koolstof in de elektrolytoplossing.In preferred embodiments, providing a substrate coated with carbon on its surface includes applying carbon to the substrate and / or applying the carbon to the electrolyte solution.
In voorkeursuitvoeringsvormen hebben de groeven dezelfde diameter.In preferred embodiments, the grooves have the same diameter.
In alternatieve voorkeursuitvoeringsvormen hebben de groeven verschillende diameters.In alternative preferred embodiments, the grooves have different diameters.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat groeven met verschillende diameters gecombineerd met verschillende of gelijke transportsnelheden van de rollen, op voordelige wijze resulteren in trekking of verlenging van het substraat.It is an advantage of embodiments of the present invention that grooves of different diameters combined with different or equal transport speeds of the rolls advantageously result in drawing or elongation of the substrate.
In een vijfde aspect verschaft de onderhavige uitvinding producten verkregen door middel van de ononderbroken werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.In a fifth aspect, the present invention provides products obtained by the continuous process according to embodiments of the present invention.
BE2017/5158BE2017 / 5158
In een zesde aspect verschaft de onderhavige uitvinding de toepassing van trekken van of het uitvoeren van andere werkwijzen voor het aanbrengen van vervorming aan het substraat gecoat met koolstofnanobuizen en/of gecoat met koolstofnanobuizen en metaal teneinde de koolstofnanobuizen uit te lijnen längs een specifieke richting.In a sixth aspect, the present invention provides the use of drawing or performing other methods of applying deformation to the substrate coated with carbon nanotubes and / or coated with carbon nanotubes and metal to align the carbon nanotubes along a specific direction.
Specifieke en te verkiezen aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de bijbehorende onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Eigenschappen van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met eigenschappen van de onafhankelijke conclusies en met eigenschappen van andere afhankelijke conclusies zoals gepast en niet louter zoals expliciet opgenomen in de conclusies.Specific and preferred aspects of the invention are included in the accompanying independent and dependent claims. Features of the dependent claims may be combined with features of the independent claims and features of other dependent claims as appropriate and not merely as expressly included in the claims.
Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naar de hieronder beschreven uitvoeringsvorm(en).These and other aspects of the invention are clearly explained and explained with reference to the embodiment (s) described below.
Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings
Fig. 1 illustreert een oppervlak van een substraat, bv. metaaldrager, omvattende een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding, in een specifieke uitvoeringsvorm waar een koperdraad met een laagdiameter van 0,08 mm is gecoat met een laag CNTs, de CNT-laag omvattende een dikte van 0,003 mm, en waarbij de gecoate metaaldrager is gegalvaniseerd met koper bij een stroomdichtheid van 1200 A/m2.Fig. 1 illustrates a surface of a substrate, e.g. metal support, comprising a hybrid coating according to embodiments of the invention, in a specific embodiment where a copper wire with a layer diameter of 0.08 mm is coated with a layer of CNTs, the CNT layer comprising a thickness of 0.003 mm, and wherein the coated metal support is galvanized with copper at a current density of 1200 A / m2.
Fig. 2 illustreert een dwarsdoorsnede van de uitvoeringsvorm van Fig. 1.Fig. 2 illustrates a cross section of the embodiment of FIG. 1.
Fig. 3 illustreert een oppervlak van een substraat, bv. metaaldrager, omvattende een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding, in een specifieke uitvoeringsvorm waarin een koperdraad met een diameter van 0,08 mm is gecoat met een 0,003 mm laag CNTs en gegalvaniseerd met koper bij een stroomdichtheid van 400 A/m2.Fig. 3 illustrates a surface of a substrate, e.g. metal support, comprising a hybrid coating according to embodiments of the invention, in a specific embodiment in which a copper wire with a diameter of 0.08 mm is coated with a 0.003 mm layer of CNTs and galvanized with copper at a current density of 400 A / m2.
Fig. 4 illustreert een dwarsdoorsnede van de uitvoeringsvorm van Fig. 3.Fig. 4 illustrates a cross section of the embodiment of FIG. 3.
Fig. 5 illustreert een dwarsdoornede van een substraat, bv. metaaldrager, omvattende een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding, in een specifieke uitvoeringsvorm waarin een koperdraad met een diameter van 5,8 mm is gecoat met een laag CNTs, de CNT-laag omvattende een dikte van 0,003 mm, en waarbij de gecoate metaaldrager is gegalvaniseerd met koper bij een stroomdichtheid van 1100 A/m2.Fig. 5 illustrates a cross-mandrel section of a substrate, e.g., metal support, comprising a hybrid coating according to embodiments of the invention, in a specific embodiment in which a copper wire with a diameter of 5.8 mm is coated with a layer of CNTs, the CNT layer comprising a thickness of 0.003 mm, and wherein the coated metal support is galvanized with copper at a current density of 1100 A / m2.
Figuren 6a en 6b illustreren het effect van het verschaffen van een hybridecoating op koper volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarbijFigures 6a and 6b illustrate the effect of providing a hybrid coating on copper according to embodiments of the present invention, wherein
BE2017/5158 de hybridecoating CNTs omvat waarop koper wordt afgezet door middel van galvanisatie op een draad met een diameter van 3,3 mm, volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. De figuren illustreren een drievoudige uitzetting van een stroommeting (1), de geïmpliceerde berekende weerstand (2) en gemeten temperatuur (3) in functie van tijd.BE2017 / 5158 includes the hybrid coating CNTs on which copper is deposited by electroplating on a wire with a diameter of 3.3 mm, according to embodiments of the present invention. The figures illustrate a three-fold plot of a current measurement (1), the implied calculated resistance (2) and measured temperature (3) over time.
Fig. 7 illustreert schematisch een systeem volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.Fig. 7 schematically illustrates a system according to embodiments of the present invention.
Fig. 8 illustreert een dwarsdoorsnede van een substraat omvattende een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding, waarbij het substraat eend raad is en trekken van de draad werd uitgevoerd teneinde de koolstofnanobuizen in lijn te brengen.Fig. 8 illustrates a cross-section of a substrate comprising a hybrid coating according to embodiments of the invention, wherein the substrate is guessable and wire pulling was performed to align the carbon nanotubes.
De tekeningen zijn louter schematisch en zijn niet beperkend. In de tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen worden overdreven en niet op schaal weergegeven voor illustratieve doeleinden.The drawings are purely schematic and are not limiting. In the drawings, the size of some of the elements can be exaggerated and not scaled for illustrative purposes.
Aile referentietekens in de conclusies mögen niet worden geïnterpreteerd als zijnde beperkend voor de doelstelling.All reference marks in the claims should not be interpreted as limiting the objective.
In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.In the different drawings, like reference characters refer to like or analogous elements.
Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormenDetailed description of illustrative embodiments
De onderhavige uitvinding wordt beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzingen naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt hiertoe maar uitsluitend tot de conclusies. De beschreven tekeningen zijn louter schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen worden overdreven en niet op schaal weergegeven voor illustratieve doeleinden. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen niet overeen met werkelijke reducties voor het in praktijk brengen van de uitvinding.The present invention is described with reference to specific embodiments and with references to certain drawings, but the invention is not limited thereto but solely to the claims. The drawings described are purely schematic and not limiting. In the drawings, the size of some of the elements can be exaggerated and not scaled for illustrative purposes. The dimensions and relative dimensions do not correspond to actual reductions for the practice of the invention.
Verder worden de termen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om een onderscheid te maken tussen gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een opeenvolging, noch in tijd, noch in ruimte, in volgorde of op een andere manier. Het dient vermeld dat de aldus gebruikte termen onder de gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere volgordes dan hierinFurthermore, the terms first, second and the like are used in the description and in the claims to distinguish between similar elements and not necessary for describing a sequence, neither in time, nor in space, in sequence or otherwise . It should be noted that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in sequences other than those herein
BE2017/5158 beschreven of geïllustreerd.BE2017 / 5158 described or illustrated.
Bovendien worden de termen boven, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor descriptieve doeleinden en niet noodzakelijk voor het beschrijven van relatieve posities. Het is duidelijk dat de aldus gebruikte termen onder gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere oriëntaties dan hierin beschreven of geïllustreerd.In addition, the terms above, below, and the like in the description and claims are used for descriptive purposes and not necessarily for describing relative positions. It is understood that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in orientations other than those described or illustrated herein.
Het dient vermeld dat de term omvattende, gebruikt in de conclusies, niet dient te worden geïnterpreteerd als zijnde beperkt tot de daarna weergegeven middelen; het sluit geen andere elementen of stappen uit. Het dient dus te worden geïnterpreteerd als specificerend voor de aanwezigheid van de gestelde eigenschappen, gehele getallen, stappen of componenten waarnaar werd verwezen, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere eigenschappen, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De bedoeling van de uitdrukking een apparaat omvattende middelen A en B is dus niet beperkt tot apparaten die uitsluitend bestaan uit componenten A en B. Het betekent dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van het apparaat A en B zijn.It is to be noted that the term comprising used in the claims is not to be construed as being limited to the means listed thereafter; it does not exclude other elements or steps. It should therefore be interpreted as specifying the presence of the stated properties, integers, steps or components referred to, but excludes the presence or addition of one or more other properties, integers, steps or components, or groups thereof, not off. Thus, the meaning of the term a device comprising means A and B is not limited to devices consisting exclusively of components A and B. It means that, with respect to the present invention, the only relevant components of the device are A and B.
Verwijzing doorheen deze specificatie naar één bepaalde uitvoeringsvorm of een uitvoeringsvorm betekent dat een specifieke eigenschap, structuur of kenmerk beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De uitdrukking in één specifiek uitvoeringsvorm of in een uitvoeringsvorm op diverse plaatsen doorheen deze specificatie verwijzen dus niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kunnen dit wel. Verder kunnen de specifieke eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals duidelijk is voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied van deze openbaring, in een of meer uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to one particular embodiment or an embodiment means that a specific property, structure or feature described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the expression in one specific embodiment or in an embodiment in various locations throughout this specification may not necessarily all refer to the same embodiment, but may. Furthermore, the specific properties, structures or features may be combined in any suitable manner, as is apparent to anyone skilled in the art of this disclosure, in one or more embodiments.
Het is evenzo duidelijk dat in de beschrijving van kenschetsende uitvoeringsvormen van de uitvinding diverse kenmerken van de uitvinding soms samen worden gegroepeerd in een enkele uitvoeringsvorm, figuur, of beschrijving daarvan voor de stroomlijning van de openbaring en hulp bij het begrijpen van een of meer van de diverse inventieve aspecten. Deze méthode van openbarring mag echter niet worden geïnterpreteerd alsof de geclaimde uitvinding meer kenmerken zou vereisen dan explicietLikewise, it is clear that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof for streamlining the disclosure and assisting in understanding one or more of the various inventive aspects. However, this method of revelation should not be interpreted as if the claimed invention would require more features than explicit
BE2017/5158 vermeld in elke conclusie. In de plaats daarvan liggen, zoals de volgende conclusies weergeven, de inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele voorgaande geopenbaarde uitvoeringsvorm. De conclusies die volgen in de gedetailleerde beschrijving zijn hierdoor dus expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij elke conclusie op zichzelf Staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.BE2017 / 5158 stated in any claim. Instead, as the following claims show, the inventive aspects lie in less than all of the features of a single previous disclosed embodiment. Thus, the claims that follow in the detailed description are expressly included in this detailed description, each claim standing alone as a separate embodiment of this invention.
Verder is het, hoewel sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar geen andere kenmerken opgenomen in andere uitvoeringsvormen omvatten, de bedoeling dat combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen binnen de doelstelling van de uitvinding liggen, en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals duidelijk is voor de ervaren deskundige. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan elke van de geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie worden gebruikt.Furthermore, while some embodiments described herein include some but not other features incorporated in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention, and to form different embodiments, as is apparent to those skilled in the art. For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.
In de hierin verschafte beschrijving zijn diverse specifieke details opgenomen. Het is echter duidelijk dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in de praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere instanties werden bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail weergegeven om de duidelijkheid van deze beschrijving niet in het gedrang te brengen.Various specific details are included in the description provided herein. It is clear, however, that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other instances, known methods, structures and techniques have not been presented in detail in order not to compromise the clarity of this description.
Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar een hybridecoating, wordt verwezen naar een coating die ten minste twee componenten omvat, waarbij de hybridecoating of materiaal een eigenschap of combinatie van eigenschappen bezit die niet bestaat in een van de ten minste twee oudercomponenten.Where in embodiments of the present invention reference is made to a hybrid coating, reference is made to a coating comprising at least two components, wherein the hybrid coating or material has a property or combination of properties that does not exist in any of the at least two parent components.
Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding wordt verwezen naar trekken, wordt verwezen naar een procès waarbij trekkrachten worden gebruikt om een materiaal, bv. een metaal, langer te maken. Als een metaal door een matrijs wordt getrokken, wordt het dünner, in een gewenste vorm en dikte. In voorkeursuitvoeringsvormen kan een toename in lengte van 10 % worden verkregen. Daarnaast kan trekken van een substraat resulteren in een vermindering van de diameter of dwarsdoorsnede van het substraat (bv. draad). Hoewel het procès gelijkenissen vertoont, verschilt trekking van extrusie, omdat bij trekken aan de draad wordt getrokken in de plaats van geduwd door een matrijs. Trekken wordt gewoonlijk uitgevoerd bij kamertemperatuur en wordt dus geclassificeerd als een koud verwerkingsproces, maar kan voor grote dradenWhere reference is made to drawing in embodiments of the present invention, reference is made to a process using tensile forces to make a material, e.g., a metal, longer. When a metal is pulled through a die, it becomes thinner, in a desired shape and thickness. In preferred embodiments, an increase in length of 10% can be obtained. In addition, pulling a substrate can result in a reduction in the diameter or cross-section of the substrate (e.g. wire). Although the process bears similarities, drawing differs from extrusion in that pulling is pulled on the wire rather than pushed through a die. Drawing is usually performed at room temperature and is thus classified as a cold process, but can be done for large threads
BE2017/5158 ook worden uitgevoerd bij verhoogde temperaturen om krachten te verminderen.BE2017 / 5158 can also be performed at elevated temperatures to reduce forces.
In een eerste aspect verschaft de onderhavige uitvinding een product dat een substraat omvat, bv. een metaaldrager of halfgeleiderdrager. Het substraat omvat een coating van koolstof en een coating van ten minste een metaal, waarbij de combinatie van de koolstof en het ten minste een metaal een hybridecoating voor het substraat vormt. De coating bedekt bij voorkeur ten minste ten minste gedeeltelijk het substraat, maar kan het substraat ook volledig bedekken. De koolstof bestaat in de vorm van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of mengsels daarvan.In a first aspect, the present invention provides a product comprising a substrate, e.g. a metal support or semiconductor support. The substrate includes a coating of carbon and a coating of at least one metal, the combination of the carbon and the at least one metal forming a hybrid coating for the substrate. The coating preferably at least partially covers the substrate, but may also completely cover the substrate. The carbon exists in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes, or mixtures thereof.
Een substraat, bv. een metaal of halfgeleiderdrager, kan bijvoorbeeld een metaaldraad, een strook, een stroombuis of een elektromechanische component zijn die bij voorkeur is vervaardigd uit koper en/of koperlegeringen, aluminium en/of aluminiumlegeringen, of ijzer en/of ijzerlegeringen. In voorkeursuitvoeringsvormen is het substraat vervaardigd uit de groep van zuurstofvrij koper en/of koperlegeringen of zuurstofvrij hoog thermisch-geleidend koper en/of koperlegeringen en/of zuurstofvrij hooggeleidend koper en/of koperlegeringen. Niettegenstaande kan, in sommige uitvoeringsvormen, het substraat ook een halfgeleidermateriaal zijn.A substrate, e.g. a metal or semiconductor support, may for example be a metal wire, a strip, a flow tube or an electromechanical component, which is preferably made of copper and / or copper alloys, aluminum and / or aluminum alloys, or iron and / or iron alloys. In preferred embodiments, the substrate is made from the group of oxygen-free copper and / or copper alloys or oxygen-free highly thermally conductive copper and / or copper alloys and / or oxygen-free highly conductive copper and / or copper alloys. Notwithstanding, in some embodiments, the substrate may also be a semiconductor material.
Het substraat wordt bij voorkeur behandeld, zoals bv. ruw gemaakt en/of voorzien van een laag teneinde de adhesie van de koolstof aan het substraat te verbeteren. De aangebrachte laag kan een kiemvormingslaag die is afgezet op het substraat, die zuilvormige groei van de koolstof, bv. koolstofnanobuizen en/of precipitatie van fullerenen kan ondersteunen. De laag die wordt gebruikt in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een overgangsmetaal zijn.The substrate is preferably treated, such as, e.g., roughened and / or coated to improve adhesion of the carbon to the substrate. The applied layer can be a nucleating layer deposited on the substrate, which can support columnar growth of the carbon, e.g. carbon nanotubes and / or precipitation of fullerenes. The layer used in embodiments of the present invention can be a transition metal.
Het substraat kan verder bij voorkeur een diffusiebarrièrelaag omvatten of dragen, bijvoorbeeld een overgangsmetaal of bestaan uit een overgangsmetaal. Te verkiezen overgangsmetalen zijn, bijvoorbeeld, Mo, B, Co, Fe/Ni, Cr, Ti, W of Ce. In voorkeursuitvoeringsvormen is de kiemvormingslaag aangebracht op de diffusiebarrièrelaag.Preferably, the substrate may further comprise or carry a diffusion barrier layer, for example a transition metal, or consist of a transition metal. Preferred transition metals are, for example, Mo, B, Co, Fe / Ni, Cr, Ti, W or Ce. In preferred embodiments, the nucleation layer is applied to the diffusion barrier layer.
In uitvoeringsvormen waarin koolstofnanobuizen worden gebruikt als koolstofmateriaal zijn de koolstofnanobuizen bij voorkeur op het substraat gerangschikt met een zuilvormige structuur, dat kan worden verkregen met de hieronder beschreven werkwijze volgens de uitvinding. De koolstofnanobuizen kunnen enkelwandige of meerwandige koolstofnanobuizen zijn, die ook kunnen worden geregeld door een werkwijzeIn embodiments in which carbon nanotubes are used as the carbon material, the carbon nanotubes are preferably arranged on the substrate with a columnar structure, which can be obtained by the method of the invention described below. The carbon nanotubes can be single-walled or multi-walled carbon nanotubes, which can also be controlled by a method
BE2017/5158 volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding.BE2017 / 5158 according to embodiments of the invention.
In uitvoeringsvormen waarin fullerenen worden gebruikt zijn de fullerenen bij voorkeur op het substraat gerangschikt in de vorm van sferen.In embodiments using fullerenes, the fullerenes are preferably arranged on the substrate in the form of spheres.
In sommige uitvoeringsvormen kan de coating grafeen omvatten, optioneel in combinatie met andere op koolstof gebaseerde deeltjes. Grafeen verwijst naar monoatomische lagen van sp2-gehybridiseerde koolstofatomen. Grafeen heeft een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid in het vlak. Grafeen kan worden bereid door het scheiden van grafiet in zijn afzonderlijke vellen. Initieel wordt zuurstof tussengevoegd. De zuurstof reageert gedeeltelijk met de koolstof en veroorzaakt onderlinge afstoting van de lagen. De grafeenvlokken worden vervolgens gesuspendeerd en ingebed, afhankelijk van de toepassing, bijvoorbeeld in polymeren, of zoals in de onderhavige uitvinding gebruikt als coatingcomponent voor een metaalstrook.In some embodiments, the coating may include graphene, optionally in combination with other carbon-based particles. Graphene refers to monoatomic layers of sp 2 hybridized carbon atoms. Graphene has a high in-plane electrical and thermal conductivity. Graphene can be prepared by separating graphite into its separate sheets. Oxygen is initially added. The oxygen partially reacts with the carbon and causes mutual repulsion of the layers. The graphene flakes are then suspended and embedded depending on the application, for example in polymers, or as used in the present invention as a coating strip for a metal strip.
In een voorkeursuitvoeringsvorm vormen, wanneer mengseis worden gebruikt als koolstofmateriaal, het grafeen en/of grafeenoxide en/of koolstofnanobuizen en/of fullerenen een composiet. Met andere woorden, het grafeen met koolstofnanobuizen, het grafeen met fullerenen, de fullerenen met koolstofnanobuizen of alle componenten samen kunnen een composiet vormen. In een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm kan het grafeen orthogonaal op de koolstofnanobuizen en/of fullerenen gerangschikt zijn, waarbij ze, bijvoorbeeld, de terminatie van een buis in de axiale richting voorstellen, of zijn het grafeen of de fullerenen orthogonaal op de koolstofnanobuizen gerangschikt. Een orthogonale rangschikking van grafeen op de fullerenen stelt een quasi tangentiële rangschikking van het grafeen op de fullerenen voor. Een orthogonale rangschikking van de fullerenen op koolstofnanobuizen kan worden gezien als een scepter, waarbij de fullerenen aan één uiteinde van de koolstofnanobuis zijn gelokaliseerd.In a preferred embodiment, when blend requirement is used as the carbon material, the graphene and / or graphene oxide and / or carbon nanotubes and / or fullerenes form a composite. In other words, the graphene with carbon nanotubes, the graphene with fullerenes, the fullerenes with carbon nanotubes, or all components together can form a composite. In a specific preferred embodiment, the graphene may be arranged orthogonally on the carbon nanotubes and / or fullerenes, representing, for example, the termination of a tube in the axial direction, or the graphene or fullerenes may be arranged orthogonally on the carbon nanotubes. An orthogonal arrangement of graphene on the fullerenes represents a quasi tangential arrangement of the graphene on the fullerenes. An orthogonal arrangement of the fullerenes on carbon nanotubes can be viewed as a scepter, with the fullerenes located at one end of the carbon nanotube.
Het substraat kan een metaalstrook zijn met bij voorkeur een dikte van 0,06 tot 3 mm, met een bijzondere voorkeur van 0,08 tot 2,7 mm. In andere uitvoeringsvormen kan het substraat een metaaldraad zijn met bij voorkeur een diameter van 0,05 tot 25 mm. Niettegenstaande kan, in sommige uitvoeringsvormen, de metaaldraad een diameter hebben van meer dan 25 mm of minder dan 0,05 mm.The substrate can be a metal strip, preferably having a thickness of 0.06 to 3 mm, particularly preferably of 0.08 to 2.7 mm. In other embodiments, the substrate may be a metal wire, preferably 0.05 to 25 mm in diameter. Notwithstanding, in some embodiments, the metal wire may have a diameter greater than 25mm or less than 0.05mm.
Volgens de onderhavige uitvinding wordt een hybride gecoat substraat verschaft met verbeterde adhesie en slijtageweerstand, zoals duidelijk blijkt uit de volgende voorbeelden. Daarnaast maken, zoals hieronder zal worden uiteengezet, uitvoeringsvormenAccording to the present invention, a hybrid coated substrate is provided with improved adhesion and wear resistance, as is evident from the following examples. In addition, as will be explained below, make embodiments
BE2017/5158 van de onderhavige uitvinding ook verbeterde elektrische eigenschappen van het substraat mogelijk.BE2017 / 5158 of the present invention also allows improved electrical properties of the substrate.
Voorbeeld 1: een koperdraad omvattende een diameter van 80 micrometer en een lengte van 40 cm, gecoat met CNTsExample 1: a copper wire with a diameter of 80 micrometers and a length of 40 cm, coated with CNTs
Koperdraden met een diameter van 80 micrometer die 40 cm lang zijn, gecoat met CNTs, worden verschaft. Er worden bij voorkeur enkelwandige en/of meerwandige CNTs gebruikt. Er worden bij voorkeur geen Fe-sporen aangetroffen, maar kunnen aanwezig zijn, op de CNTs, maar er is wel enig S aanwezig. De CNTs zijn bij voorkeur 5 micrometer lang met een diameter van 100 nm. De koperdraden die met de CNTs zijn gecoat zijn elektrolytisch neergeslagen met koper, met aangebrachte stroomdichtheden die kunnen variëren tussen 10 A/m2 en 700 A/m2, en met een grotere voorkeur tussen 33A/m2 en 586 A/m2. De temperatuur van de elektrolyt kan variëren tussen 50 °C en 60 °C, en met een grotere voorkeur tussen 53 °C en 56 °C, met een kopergehalte tussen 40 g/l en 50 g/l, en met een grotere voorkeur tussen 47 g/l en 49 g/l, met een zwavelzuurgehalte tussen 167 g/l en 183 g/l.Copper wires with a diameter of 80 micrometers that are 40 cm long, coated with CNTs are provided. Preferably single-walled and / or multi-walled CNTs are used. Preferably no Fe traces are found, but may be present on the CNTs, but some S is present. The CNTs are preferably 5 micrometers long with a diameter of 100 nm. The copper wires coated with the CNTs are electrolytically deposited with copper, with applied current densities ranging between 10 A / m 2 and 700 A / m 2 , and more preferably between 33A / m 2 and 586 A / m 2 . The temperature of the electrolyte can vary between 50 ° C and 60 ° C, and more preferably between 53 ° C and 56 ° C, with a copper content between 40 g / l and 50 g / l, and more preferably between 47 g / l and 49 g / l, with a sulfuric acid content between 167 g / l and 183 g / l.
Voorbeeld 2: een koperdraad omvattende een diameter van 80 micrometer, gecoat met CNTs en verschalend afgezette koperlagenExample 2: a copper wire with a diameter of 80 micrometers, coated with CNTs and variously deposited copper layers
Eerst wordt een koperdraad met een diameter van 80 micrometer of 0,08 mm gecoat met een CNT-laag. Vervolgens wordt koper afgezet door middel van een redoxreactie. De massa van het afgezette koper kan worden uitgedrukt door m= (lxdxM/ZxF)xY, waarbij I de aangewende stroom is, F=96485 C/mol, M=63,54 g/mol, Z=2, d de afzettingstijd in seconden is en Y het deel van de stroom is dat deelneemt aan de metaalafzetting of de procesopbrengst. De laagdikte van het afgezette koper kan worden uitgedrukt door t = m/rxA, waarbij r de dichtheid is (8,9 g/cm3), m de massa van het koper is en A het gebied van de afzetting is (cm2).First, a copper wire with a diameter of 80 micrometers or 0.08 mm is coated with a CNT layer. Copper is then deposited by means of a redox reaction. The mass of the copper deposited can be expressed by m = (lxdxM / ZxF) xY, where I is the applied flow, F = 96485 C / mol, M = 63.54 g / mol, Z = 2, d the deposition time in seconds and Y is the part of the stream that participates in the metal deposition or process yield. The layer thickness of the deposited copper can be expressed by t = m / rxA, where r is the density (8.9 g / cm 3 ), m is the mass of the copper and A is the area of the deposition (cm 2 ) .
Figuur 1 i 11 ustreert een SEM-beeld van het oppervlak van een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarvan figuur 2 een dwarsdoorsnede is. In Fig. 2 kunnen drie zones worden onderscheiden, de kern, die representatief is voor de koperdraad met een diameter van 80 micrometer, een zwarte coating die representatief is voor de laag CNTs met een dikte van 0,003 mm, en koperafzetting op de 0,08 micrometer CNT-gecoate draad, waar het koper wordt aangebracht, door galvanisatie, met een stroomdichtheid van 1200 A/m2.Figure 1-11 illustrates a SEM image of the surface of a hybrid coating according to embodiments of the present invention, of which Figure 2 is a cross-sectional view. In FIG. 2, three zones can be distinguished, the core, which is representative of the copper wire with a diameter of 80 micrometers, a black coating which is representative of the layer of CNTs with a thickness of 0.003 mm, and copper deposition on the 0.08 micrometer CNT- coated wire, where the copper is applied, by galvanization, with a current density of 1200 A / m2.
BE2017/5158BE2017 / 5158
Figuur 3 illustreert het oppervlak van een hybridecoating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarvan figuur 4 een dwarsdoorsnede is. In Figuur 3 wordt het effect gei'llustreerd van gebruik van een verschillende stroomdichtheid, bijvoorbeeld zoals gei'llustreerd in de Figuren 1 en 2, voor het afzetten van het koper. In Fig. 4 kunnen drie zones worden onderscheiden, de kern, die representatief is voor de koperdraad met een diameter van 80 micrometer, een zwarte coating die representatief is voor de laag CNTs en koperafzetting op de met CNT gecoate draad, waar het koper wordt aangebracht, door galvanisatie, met een stroomdichtheid van 400 A/m2. Zoals men kan zien in Fig. 4 kan, in vergelijking met Fig. 2, het aanbrengen van een hoge stroom resulteren in de productie van zuiver metaalpoeder dat wordt aangebracht op de gecoate metaaldraad.Figure 3 illustrates the surface of a hybrid coating according to embodiments of the present invention, of which Figure 4 is a cross section. In Figure 3 the effect is illustrated of using a different current density, for example as illustrated in Figures 1 and 2, for depositing the copper. In FIG. 4 three zones can be distinguished, the core, which is representative of the copper wire with a diameter of 80 micrometers, a black coating which is representative of the layer of CNTs and copper deposition on the CNT-coated wire, where the copper is applied, by galvanization , with a current density of 400 A / m2. As can be seen in Fig. 4, compared to FIG. 2, the application of a high current results in the production of pure metal powder which is applied to the coated metal wire.
De draad kan op voordelige wijze worden behandeld (bv. ruw gemaakt) en/of de CNTs kunnen worden gefunctionaliseerd, dat kan resulteren in een nog betere hechting van de CNTs aan de koperdraad tijdens galvanisatie.The wire can be advantageously treated (e.g., roughened) and / or the CNTs can be functionalized, which can result in even better adhesion of the CNTs to the copper wire during galvanization.
Alternatief kan de koolstof, bv. CNTs en/of grafeen, in de elektrolytoplossing worden gebracht en verder afgezet op de koperdraad tijdens afzetting van koper. In uitvoeringsvormen waarin koolstof, bv. CNTs en/of grafeen, wordt verschaft in de elektrolytoplossing en waarin galvanisering wordt uitgevoerd, resulteert de galvanisatie in het feit dat de bewegende species, bv. koper en CNT en/of grafeen, ionen zijn (in vergelijking met vaste deeltjes voor galvanisatie-afzetting) en ladingsoverdracht plaatsvindt tijdens afzetting. Het resultaat is dat het verschaffen van ten minste een metaal aan het gecoate substraat, volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, het verschaffen van een metalen coating met daarin ingebedde CNTs en/of grafeen (bv. een samengestelde metalen laag) kan verschaffen.Alternatively, the carbon, e.g., CNTs and / or graphene, can be introduced into the electrolyte solution and further deposited on the copper wire during copper deposition. In embodiments in which carbon, e.g. CNTs and / or graphene, is provided in the electrolyte solution and in which galvanization is performed, the galvanization results in the moving species, e.g. copper and CNT and / or graphene, being ions (in comparison with solid particles for galvanization deposition) and charge transfer occurs during deposition. The result is that providing at least one metal to the coated substrate, according to embodiments of the present invention, can provide a metal coating having CNTs and / or graphene (e.g., a composite metal layer) embedded therein.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een procès wordt verschaft dat een läge kostprijs, eenvoudige procedures, snelle afzettingssnelheden, goede dikteregeling en gelijkmatigheid van de film verschaft. Voorbeeld 3: een koperdraad omvattende een diameter van 5,8 mm, gecoat met CNTs en verschalend afgezette koperlagenIt is an advantage of embodiments of the present invention that a process is provided that provides a low cost, simple procedures, fast deposition rates, good thickness control and film uniformity. Example 3: a copper wire with a diameter of 5.8 mm, coated with CNTs and variously deposited copper layers
Fig. 5 illustreert een dwarsdoorsnede van een koperdraad met een hybridecoating volgens de onderhavige uitvinding. In Fig. 5 kunnen drie zones worden onderscheiden, de kern, die representatief is voor een koperdraad met een diameter vanFig. 5 illustrates a cross section of a copper wire with a hybrid coating according to the present invention. In FIG. 5 three zones can be distinguished, the core, which is representative of a copper wire with a diameter of
5,8 mm, een zwarte coating die representatief is voor de CNTs gecoat op de koperdraad, en5.8 mm, a black coating representative of the CNTs coated on the copper wire, and
BE2017/5158 koperafzetting op de 5,8 mm CNT-gecoate koperdraad, waar het koper is aangebracht, door galvanisering, met een stroomdichtheid van 1100 A/m2. Deze uitvoeringsvorm verschilt dus van de dwarsdoorsnede weergegeven in Fig. 2 in de diameter van de koperdraad en de licht verschillende aangewende stroomdichtheid.BE2017 / 5158 copper deposition on the 5.8 mm CNT-coated copper wire, where the copper is applied, by galvanization, with a current density of 1100 A / m2. Thus, this embodiment differs from the cross-section shown in FIG. 2 in the diameter of the copper wire and the slightly different current density employed.
Het effect van de koperdraaddiameter (0,08 vs 5,8 mm) en de stroom aangewend voor de koperafzetting werden geëvalueerd. De resultaten zijn weergegeven in Tabel I, dat de resultaten weergeeft van een koperplatteringstest op verschillende CNTgecoate koperdraadstalen. In de stalen weergegeven in Tabel I is de dikte van de CNT-Iaag aangebracht op de koperdraad constant (bv. 0,003 mm). Niettegenstaande is de uitvinding niet beperkt tot deze dikte en kunnen ook andere diktes worden gebruikt.The effect of the copper wire diameter (0.08 vs 5.8 mm) and the current used for the copper deposition were evaluated. The results are shown in Table I, which shows the results of a copper plating test on various CNT-coated copper wire samples. In the swatches shown in Table I, the thickness of the CNT layer applied to the copper wire is constant (e.g., 0.003 mm). Nevertheless, the invention is not limited to this thickness and other thicknesses can also be used.
Uit de figuren blijkt duidelijk dat verschillende types van afzetomstandigheden mogelijk zijn gemaakt door gebruik te maken van verschillende stroomdichtheden. Daarnaast werd dendrietvorming met vele nuclei waargenomen bij hoge stroomdichtheden.It is clear from the figures that different types of deposition conditions are made possible by using different current densities. In addition, dendrite formation with many nuclei was observed at high current densities.
De weerstand van het koper en CNT-gecoate koperdraad werd gemeten en gevarieerd tussen 33,4 micro-Ohm/cm en 24,4 micro-Ohm/cm voor de 0,08 mm diameter koperdraad en tussen 0,0677 micro-Ohm/cm en 0,072 micro-Ohm/cm voor een koperdraad met een diameter van 5,8 mm.The resistance of the copper and CNT-coated copper wire was measured and varied between 33.4 micro-Ohm / cm and 24.4 micro-Ohm / cm for the 0.08 mm diameter copper wire and between 0.0677 micro-Ohm / cm and 0.072 micro-ohms / cm for a copper wire with a diameter of 5.8 mm.
Tabel I: koperplatteringstests op verschillende CNT-gecoateTable I: Copper plating tests on various CNT coated
0 koperdraadstalen0 copper wire steel
BE2017/5158BE2017 / 5158
Figuren 6a en 6b illustreren het effect van het verschaffen van een hybridecoating op koper volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarbij de hybridecoating omvattende CNTs waarop koper is afgezet tijdens galvanisering op een draad met een diameter van 3,3 mm. Fig. 6a illustreert een drievoudige uitzetting in functie van tijd van een stroommeting (1), de geïmpliceerde berekende weerstand (2) en gemeten temperatuur (3) voor een koperdraad met 3,3 mm diameter. Wanneer een stroom wordt aangewend tussen 180 A en 185 A (gemiddeld 182,5 A), wordt een temperatuur tussen 296 °C en 318°C (gemiddeld 307,8 °C) gemeten met een weerstand tussen 4453 micro-Ohm en 4676 micro-Ohm (gemiddeld 4560 micro-Ohm). Fig. 6b illustreert een drievoudige uitzetting in functie van tijd van stroommeting (1), de geïmpliceerde berekende weerstand (2) en gemeten temperatuur (3) voor een Cu/CNT-hybridecoating op een koperdraad met 3,3 mm diameter. Het is duidelijk dat een snelle daling in weerstand wordt waargenomen van ongeveer 6,3 % in vergelijking met Fig. 6a. Wanneer een stroom wordt aangewend tussen 180 A en 185 A (gemiddeld 182,5 A), wordt een temperatuur tussen 277,2 °C en 297,2 °C (gemiddeld 284,4 °C) gemeten met een weerstand tussen 4169 microOhm en 4442,2 micro-Ohm (gemiddeld 4272 micro-Ohm).Figures 6a and 6b illustrate the effect of providing a hybrid coating on copper according to embodiments of the present invention, the hybrid coating comprising CNTs on which copper is deposited during electroplating on a 3.3 mm diameter wire. Fig. 6a illustrates a triple expansion over time of a current measurement (1), the implied calculated resistance (2) and measured temperature (3) for a copper wire of 3.3 mm diameter. When a current is applied between 180 A and 185 A (average 182.5 A), a temperature between 296 ° C and 318 ° C (average 307.8 ° C) is measured with a resistance between 4453 micro-Ohm and 4676 micro -Ohm (average 4560 micro-Ohm). Fig. 6b illustrates a triple expansion as a function of time of current measurement (1), the implied calculated resistance (2) and measured temperature (3) for a Cu / CNT hybrid coating on a copper wire of 3.3 mm diameter. It is clear that a rapid drop in resistance is observed of about 6.3% compared to Fig. 6a. When a current is applied between 180 A and 185 A (average 182.5 A), a temperature between 277.2 ° C and 297.2 ° C (average 284.4 ° C) is measured with a resistance between 4169 microOhm and 4442.2 micro-Ohms (average 4272 micro-Ohms).
Een andere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het bereiden van een substraat gecoat met koolstof en een metaal, de koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, grafeen, grafeenoxide, fullerenen of mengsels daarvan omvattende de stappen van:Another object of the invention is to provide a method of preparing a substrate coated with carbon and a metal, the carbon in the form of carbon nanotubes, graphene, graphene oxide, fullerenes or mixtures thereof comprising the steps of:
- optioneel, het coaten van een substraat met een diffusiebarrièrelaag,- optionally, coating a substrate with a diffusion barrier layer,
- optioneel, het behandelen van het substraat door afzetting van een kiemvormingslaaf of verruwing van het substraat,- optionally, treating the substrate by depositing a nucleation slave or roughening the substrate,
- het blootstellen van het substraat aan een atmosfeer die organische, gasvormige verbindingen bevat,- exposing the substrate to an atmosphere containing organic gaseous compounds,
- het vormen van de koolstof, bv. koolstofnanobuizen en/of fullerenen, op het substraat bij een temperatuur van 200 °C tot 1500 °C,- forming the carbon, e.g. carbon nanotubes and / or fullerenes, on the substrate at a temperature of 200 ° C to 1500 ° C,
- het bedekken en/of doordringen van de koolstofnanobuizen en/of fullerenen met ten minste een metaal, door galvanisering van het metaal op de koolstofnanobuizen.- coating and / or penetrating the carbon nanotubes and / or fullerenes with at least one metal, by electroplating the metal on the carbon nanotubes.
In alternatieve uitvoeringsvormen zijn, in de plaats van galvanisering, andere werkwijzen bekend die even goed kunnen worden aangewend voorIn alternative embodiments, instead of electroplating, other methods are known which can be used equally well for
BE2017/5158 afzetting van het metaal op het koolstofmateriaal dat is aangebracht op het substraat. Voorbeelden van dergelijke alternatieve werkwijzen kunnen stroomloze plattering en oplossingsproeien omvatten.BE2017 / 5158 deposition of the metal on the carbon material applied to the substrate. Examples of such alternative methods may include electroless plating and solution spraying.
In voorkeursuitvoeringsvormen kunnen werkwijzen volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden uitgevoerd op een stationaire manier, bv. waar het substraat stationair wordt gehouden terwijl de stappen van de werkwijze worden uitgevoerd.In preferred embodiments, methods according to embodiments of the present invention can be performed in a stationary manner, e.g., where the substrate is held stationary while the steps of the method are performed.
Koolstofdeeltjes zoals koolstofnanobuizen en/of fullerenen worden kenmerkend op het substraat gevonden bij een temperatuur van 200 °C tot 1500 °C. Bij een temperatuur van 200 °C tot 900 °C worden bij voorkeur meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs) gevormd. Bij een temperatuur hoger dan 900 °C tot ongeveer 1500 °C worden bij voorkeur enkelwandige koolstofnanobuizen (SWCNTs) gevormd. De kwaliteit van de koolstofnanobuizen kan worden verbeterd wanneer groei plaatsvindt in een vochtige atmosfeer. De koolstofnanobuizen op de metaalstrook worden gevormd met een zuilvormige structuur, die wordt ondersteund door de kiemvormingslaag. De fullerenen slaan bij voorkeur neer op de metaalstrook in de vorm van sferen.Carbon particles such as carbon nanotubes and / or fullerenes are typically found on the substrate at a temperature from 200 ° C to 1500 ° C. Preferably, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) are formed at a temperature of 200 ° C to 900 ° C. Preferably, single wall carbon nanotubes (SWCNTs) are formed at a temperature above 900 ° C to about 1500 ° C. The quality of the carbon nanotubes can be improved when growth takes place in a humid atmosphere. The carbon nanotubes on the metal strip are formed with a columnar structure, which is supported by the nucleation layer. The fullerenes preferably deposit on the metal strip in the form of spheres.
Grafeen kan bij voorkeur ook worden ge'introduceerd in de coating. Het koolstofmateriaal, bv. grafeen en/of koolstofnanobuizen en/of fullerenen, vormen bij voorkeur een composiet. Met andere woorden, het grafeen met koolstofnanobuizen, het grafeen met fullerenen, de fullerenen met koolstofnanobuizen of alle componenten samen kunnen een composiet vormen. In een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm kan het grafeen orthogonaal op de koolstofnanobuizen en/of fullerenen gerangschikt zijn, waarbij ze, bijvoorbeeld, de terminatie van een buis in de axiale richting voorstellen, of zijn het grafeen of de fullerenen orthogonaal op de koolstofnanobuizen gerangschikt. Een orthogonale rangschikking van grafeen op de fullerenen stelt een quasi tangentiële rangschikking van het grafeen op de fullerenen voor. Een orthogonale rangschikking van de fullerenen op koolstofnanobuizen kan worden gezien als een scepter, waarbij de fullerenen aan één uiteinde van de koolstofnanobuis zijn gelokaliseerd.Graphene can also preferably be introduced into the coating. The carbon material, e.g. graphene and / or carbon nanotubes and / or fullerenes, preferably form a composite. In other words, the graphene with carbon nanotubes, the graphene with fullerenes, the fullerenes with carbon nanotubes, or all components together can form a composite. In a specific preferred embodiment, the graphene may be arranged orthogonally on the carbon nanotubes and / or fullerenes, representing, for example, the termination of a tube in the axial direction, or the graphene or fullerenes may be arranged orthogonally on the carbon nanotubes. An orthogonal arrangement of graphene on the fullerenes represents a quasi tangential arrangement of the graphene on the fullerenes. An orthogonal arrangement of the fullerenes on carbon nanotubes can be viewed as a scepter, with the fullerenes located at one end of the carbon nanotube.
Daarna wordt de het met koolstof gecoate substraat, bv. gecoat met koolstofnanobuizen en/of de fullerenen, gecoat en/of doordrongen met ten minste een metaal. Geschikte metalen kunnen de metalen Sn, Ni, Ag, Au Pd, Cu, Cr of W en hun legeringen zijn. In verdere uitvoeringsvormen kan het ten minste een metaal een mengselThen the carbon-coated substrate, e.g., coated with carbon nanotubes and / or the fullerenes, is coated and / or permeated with at least one metal. Suitable metals can be the metals Sn, Ni, Ag, Au Pd, Cu, Cr or W and their alloys. In further embodiments, the at least one metal can be a mixture
BE2017/5158 van metalen omvatten, bv. metalen gedoopt met een ander metaal of een combinatie van twee metalen in de hybridecoating door co-afzetting. In nog verdere uitvoeringsvormen kan het met koolstof gecoate substraat worden gecoat en/of doordrongen met een metaal en een koolstof.BE2017 / 5158 of metals, e.g., metals doped with another metal or a combination of two metals in the hybrid coating by co-deposition. In still further embodiments, the carbon-coated substrate can be coated and / or impregnated with a metal and a carbon.
Coating en/of doordringing van de koolstofnanobuizen en/of fullerenen en/of grafeen en/of grafeenoxide met het ten minste een metaal wordt bij voorkeur uitgevoerd met een vacuümproces, bijvoorbeeld CVD (chemische dampafzetting) of PVD (fysische dampafzetting), elektrolytisch, stroomloos reductief, of door smelting/infiltratie.Coating and / or penetration of the carbon nanotubes and / or fullerenes and / or graphene and / or graphene oxide with the at least one metal is preferably carried out by a vacuum process, for example CVD (chemical vapor deposition) or PVD (physical vapor deposition), electrolytic, electroless reductive, or by melting / infiltration.
Figuur 7 illustreert schematisch een systeem voor het uitvoeren van een werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. In het systeem van Fig. 7 wordt een substraat, bv. een metaaldraad, aangebracht in een staalhouder. De staalhouder die het substraat omvat wordt in een container of recipient (E) gepositioneerd. De recipiënten hebben bij voorkeur een cilindervorm (bv. bevattende een volume van 15 liter), die bij voorkeur is gevuld met een oplossing van zwavelzuur en het af te zetten metaal op het substraat, dat een met koolstof gecoat substraat is, bv. met CNT gecoate koperdraad, aangebracht in de staalhouder. De staalhouder omvat bij voorkeur een anodeplaat (bv. een koperplaat) en een draad als substraat. De draad kan echter een platteringssubstraat of kathode zijn. In voorkeursuitvoeringsvormen circuleert de plateringsvloeistof constant door het recipiënt en wordt bij een gepaste temperatuur gehouden. De plateringsvloeistof wordt in de recipiënt aangebracht door een invoermiddel (A) en wordt uit de recipiënt verwijderd door een uitvoermiddel (B). In verdere voorkeursuitvoeringsvormen omvat de plateringsvloeistof een oplossing omvattende ten minste een metaal, zwavelzuren en optioneel additieven. Afhankelijk van de beoogde toepassing kan de staalhouder worden aangepast en geconfigureerd om diverse vormen en soorten van Substraten op te nemen. De resistentie van de staalhouder kan worden gemeten met een vierpuntsmeting. In voorkeursuitvoeringsvormen kan een constante stroom worden aangebracht, bij voorkeur een constante gelijkstroom, en wordt een spanningsval nauwkeurig gemeten. Het systeem van Fig. 7 kan optioneel ook een temperatuursensor omvatten die kan worden gebruikt om de temperatuurverschillen te compenseren. Het systeem volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan optioneel trekmiddelen omvatten (niet weergegeven in Fig. 7) die het trekken van het substraat voor,Figure 7 schematically illustrates a system for performing a method according to embodiments of the present invention. In the system of FIG. 7, a substrate, e.g. a metal wire, is placed in a steel holder. The sample container containing the substrate is positioned in a container or receptacle (E). The containers preferably have a cylindrical shape (e.g. containing a volume of 15 liters), which is preferably filled with a solution of sulfuric acid and the metal to be deposited on the substrate, which is a carbon-coated substrate, e.g. with CNT coated copper wire, placed in the steel holder. The sample holder preferably comprises an anode plate (e.g. a copper plate) and a wire as a substrate. However, the wire can be a plating substrate or cathode. In preferred embodiments, the plating fluid circulates constantly through the container and is maintained at an appropriate temperature. The plating liquid is introduced into the receptacle by an input means (A) and is removed from the receptacle by an output means (B). In further preferred embodiments, the plating fluid comprises a solution comprising at least one metal, sulfuric acids and optionally additives. Depending on the intended application, the sample holder can be adapted and configured to accommodate various shapes and types of Substrates. The resistance of the sample holder can be measured with a four-point measurement. In preferred embodiments, a constant current, preferably a constant DC current, can be applied and a voltage drop is accurately measured. The system of FIG. 7 may optionally also include a temperature sensor that can be used to compensate for the temperature differences. The system according to embodiments of the present invention may optionally include drawing means (not shown in Fig. 7) which pull the substrate for,
BE2017/5158 bijvoorbeeld, uitlijning van de koolstofnanobuizen mogelijk maken wanneer aangebracht als een coating op het substraat. Figuur 8 illustreert een dwarsdoorsnede van een koperdraad met een originele diameter van 5,8 mm, gecoat met een hybride CNT en kopercoating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waarbij de koperdraad werd getrokken en reduceerde tot een diameter van 5,2 mm.BE2017 / 5158 for example, allow alignment of the carbon nanotubes when applied as a coating to the substrate. Figure 8 illustrates a cross section of a copper wire with an original diameter of 5.8 mm, coated with a hybrid CNT and copper coating according to embodiments of the present invention, the copper wire being drawn and reduced to a diameter of 5.2 mm.
Optioneel kan een systeem volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verder beeldvormingsmiddelen omvatten teneinde metallografische observaties mogelijk te maken. Voorbeelden van dergelijke beeldvormingsmiddelen kunnen een Reichert metallografische microscoop of een JEOL-scan elektronenmicroscoop zijn die SEbeelden verschaft (bv. een JEOL SEM). Een andere doelstelling van de uitvinding is het verschaffen van een continue werkwijze voor het bereiden van een substraat gecoat met koolstof, koolstof aangebracht in de vorm van koolstofnanobuizen, grafeen, fullerenen of mengsels daarvan, omvattende de stappen van:Optionally, a system according to embodiments of the present invention may further comprise imaging means to allow for metallographic observations. Examples of such imaging agents can be a Reichert metallographic microscope or a JEOL scan electron microscope providing SE images (e.g., a JEOL SEM). Another object of the invention is to provide a continuous process for preparing a substrate coated with carbon, carbon applied in the form of carbon nanotubes, graphene, fullerenes or mixtures thereof, comprising the steps of:
- het aanbrengen van een substraat gecoat met de koolstof op het oppervlak ervan;- applying a substrate coated with the carbon to its surface;
- het transporteren van genoemd met koolstof gecoat substraat op het oppervlak ervan tussen anoden door een bad van een elektrolytoplossing die een metaalzout bevat, en- transporting said carbon-coated substrate on its surface between anodes through a bath of an electrolyte solution containing a metal salt, and
- het afzetten van de metaalionen van het metaalzout op het elektrisch geleidende oppervlak van genoemd met koolstof gecoat substraat. Het oppervlak van het substraat kan elektrisch geleidend worden gemaakt. Het substraat kan, bv. wanneer het een langwerpig substraat is, in het metaalzout längs een lange route worden geleid. Een dergelijke lange route kan, bijvoorbeeld, worden verkregen door gebruik te maken van een systeem omvattende gegroefde geleidingsrollen waarin het langwerpige substraat is gepositioneerd, zodat het langwerpige substraat een aantal keer over de gegroefde geleidingsrollen loopt, waardoor een veelheid aan parallel le routes door het metaalzoutbad wordt gecreëerd.- depositing the metal ions of the metal salt on the electrically conductive surface of said carbon-coated substrate. The surface of the substrate can be made electrically conductive. The substrate can, for example, when it is an elongated substrate, be guided in the metal salt along a long route. Such a long route can be achieved, for example, by using a system comprising grooved guide rollers in which the elongated substrate is positioned so that the elongated substrate travels over the grooved guide rollers a number of times through a plurality of parallel routes through the metal salt bath is being created.
Een verdere doelstelling van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting voor het continu produceren van elektrolytisch behandelde draden die herhaaldelijke onderdompeling omvat van een substraat, bv. een metaaldrager zoals een draad, bij voorkeur gecoat met koolstof, in een elektrolyt opgenomen in een elektrolytische behandelingstank gepositioneerd tussen geleidingsrollen die de draad continu heen en weerA further object of the present invention is to provide an apparatus for continuously producing electrolytically treated wires comprising repeated immersion of a substrate, e.g. a metal support such as a wire, preferably coated with carbon, in an electrolyte contained in an electrolytic treatment tank positioned between guide rollers that move the wire back and forth continuously
BE2017/5158 voeren tussen de geleidingsrollen door stapsgewijze geleiding van de draad op de geleidingsrollen, met de draad als elektrode en het aanbrengen van een andere elektrode in de elektrolytische behandelingstank om elektrolytische platering en/of polijsting bij een hoge productie-efficiëntie te verkrijgen.BE2017 / 5158 pass between the guide rollers by stepwise guiding of the wire onto the guide rollers, with the wire as the electrode, and placing another electrode in the electrolytic treatment tank to obtain electrolytic plating and / or polishing at high production efficiency.
De inrichting en werkwijze voor het ononderbroken produceren van elektrolytisch behandelde volgens de onderhavige uitvinding kan ook geschikt zijn voor zowel elektrolytische polijsting als galvanisering van metaaldraden, en meer specifiek in geval van galvanisatie van metaaldraden waarbij de draden herhaaldelijk in en uit het platteringsbad worden gevoerd om meerdere lagen plattering te verschaffen. Daardoor biedt de onderhavige uitvinding voordelen door het feit dat er meerdere lagen galvanisering van gewenste dikte met betere adhesie worden verkregen.The device and method for the continuous production of electrolytically treated according to the present invention may also be suitable for both electrolytic polishing and electroplating of metal wires, and more specifically in the case of electroplating metal wires in which the wires are repeatedly fed into and out of the plating bath to provide plating layers. Therefore, the present invention offers advantages in that multiple layers of electroplating of desired thickness with better adhesion are obtained.
In één bepaalde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding kan de elektrolytische behandelingstank worden verschaft met gleuven en groeven aan de inlaat en de uitlaat daarvan om de draden door te voeren en het elektrolyt te voorkomen, en wordt een geforceerd circulatiesysteem voor het elektrolyt gebruikt voor het geforceerd terugvoeren van het elektrolyt dat uit de inlaat en uitlaat naar de elektrolytische behandelingstank stroomt zodat een constante hoeveelheid elektrolyt wordt behouden in de elektrolytische behandelingstank. Wat de geleidingsrollen betreft kunnen hun rotatieschachten horizontaal of loodrecht zijn, en kunnen de middelen voor het geleiden vanIn one particular embodiment of the present invention, the electrolytic treatment tank may be provided with slots and grooves at its inlet and outlet to pass the wires and prevent the electrolyte, and a forced electrolyte circulation system is used for the forced return from the electrolyte flowing from the inlet and outlet to the electrolytic treatment tank so that a constant amount of electrolyte is retained in the electrolytic treatment tank. As for the guide rollers, their rotary shafts may be horizontal or perpendicular, and the means for guiding
0 de draden aangebracht op de geleidingsrollen op gepaste wijze een veelheid aan groeven zijn die zijn aangebracht rond de circumferentiële oppervlakken van de geleidingsrollen. De draden die moeten worden behandeld volgens de onderhavige uitvinding worden, zoals nodig, voorbehandeld in een voorbehandelingstank.The wires applied to the guide rollers are suitably a plurality of grooves arranged around the circumferential surfaces of the guide rollers. The wires to be treated in accordance with the present invention are pretreated in a pretreatment tank as necessary.
BE2017/5158BE2017 / 5158
Claims (39)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1604342.4 | 2016-03-14 | ||
| GBGB1604342.4A GB201604342D0 (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1024791A1 BE1024791A1 (en) | 2018-06-28 |
| BE1024791B1 true BE1024791B1 (en) | 2018-07-03 |
Family
ID=55952307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2017/5158A BE1024791B1 (en) | 2016-03-14 | 2017-03-14 | Metal / carbon hybrid coating for metal conductors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1024791B1 (en) |
| GB (1) | GB201604342D0 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120121986A1 (en) * | 2009-07-06 | 2012-05-17 | Zeptor Corporation | Carbon nanotube composite structures and methods of manufacturing the same |
| US20140339092A1 (en) * | 2011-12-02 | 2014-11-20 | Byk-Chemie Gmbh | Method for producing electrically conductive structures on non-conductive substrates and structures made in this matter |
| US20140348450A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-11-27 | Mahle International Gmbh | Sliding bearing |
-
2016
- 2016-03-14 GB GBGB1604342.4A patent/GB201604342D0/en not_active Ceased
-
2017
- 2017-03-14 BE BE2017/5158A patent/BE1024791B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120121986A1 (en) * | 2009-07-06 | 2012-05-17 | Zeptor Corporation | Carbon nanotube composite structures and methods of manufacturing the same |
| US20140339092A1 (en) * | 2011-12-02 | 2014-11-20 | Byk-Chemie Gmbh | Method for producing electrically conductive structures on non-conductive substrates and structures made in this matter |
| US20140348450A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-11-27 | Mahle International Gmbh | Sliding bearing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB201604342D0 (en) | 2016-04-27 |
| BE1024791A1 (en) | 2018-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kretz et al. | The electroless deposition of nickel on SiC particles for aluminum matrix composites | |
| Hua et al. | Preparation and characterization of nickel-coated carbon fibers by electroplating | |
| US20110206946A1 (en) | Method for producing a carbon nanotube-, fullerene- and/or graphene-containing coating | |
| US20090277793A1 (en) | Nanocarbon/aluminum composite material, process for producing the same, and plating liquid for use in said process | |
| US20130175071A1 (en) | Plate-like conductor for a busbar and the busbar consisting of the plate-like conductor | |
| CN104778997A (en) | High-temperature and high-conductivity electrical wire and preparing method thereof | |
| Shao et al. | Effects of graphene nanoplates on arc erosion resistance and wear behavior under electric current of copper matrix composites | |
| JP5692799B2 (en) | Sn plating material and method for producing the same | |
| FR2646174A1 (en) | METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUS COATING OF HIGH-SPEED ELECTROLYSIS ELECTRICITY-CONDUCTING SUBSTRATES | |
| BE1024791B1 (en) | Metal / carbon hybrid coating for metal conductors | |
| CN109952386A (en) | The EDM silk of alloy-coated | |
| Sharma et al. | Electrochemical tailoring of Pb-free Sn coatings modified with SiC nanoparticles by surfactant-assisted reverse pulse plating | |
| Wu et al. | Preparation and characterization of Al11Cr4 phase by diffusion of Al/Cr composite film | |
| Almonti et al. | Characterisation of Cu-GnP composite coatings for friction control and wear resistance applications | |
| JP2007157372A (en) | Light-weighted wire with high conductivity and its manufacturing method | |
| US20210241942A1 (en) | Conductive element | |
| CN1732283B (en) | Method for preparing coated wire | |
| Lee et al. | Priority research areas to accelerate the development of practical ultraconductive copper conductors | |
| Yang et al. | Preparation of Fe-Gr composite layer via DC electro-plating for high performances | |
| CN110405318A (en) | A kind of CMT increasing material manufacturing method improving Tensile Properties of Aluminum Alloy | |
| Li et al. | Copper/functionalized-carbon nanotubes composite films with ultrahigh electrical conductivity prepared by pulse reverse electrodeposition | |
| Priyadarshi et al. | Deposition of Cu-based composite coatings on mild steel substrate via electrodeposition method | |
| Han et al. | Fabrication of Al 2 O 3 dispersion strengthened copper alloy by spray in-situ synthesis casting process | |
| CN102324276A (en) | Production process of copper coated aluminum-magnesium bimetallic conductor | |
| DE102009002178A1 (en) | Extruded composite electrical conductor has core consisting of metal and/or metal nitrides, oxides and/or carbides containing an embedded carbon nano-material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20180703 |
|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230331 |