EP2294656A1 - Bauteil mit einer schicht, in die cnt (carbon nanotubes) eingebaut sind und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Bauteil mit einer schicht, in die cnt (carbon nanotubes) eingebaut sind und verfahren zu dessen herstellung

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EP2294656A1
EP2294656A1 EP09769235A EP09769235A EP2294656A1 EP 2294656 A1 EP2294656 A1 EP 2294656A1 EP 09769235 A EP09769235 A EP 09769235A EP 09769235 A EP09769235 A EP 09769235A EP 2294656 A1 EP2294656 A1 EP 2294656A1
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EP
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layer
component
cnt
electrolyte
particles
Prior art date
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Withdrawn
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EP09769235A
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Inventor
Frank Heinrichsdorff
Jens Dahl Jensen
Ursus KRÜGER
Manuela Schneider
Raymond Ullrich
Gabriele Winkler
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
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    • C25D3/665—Electroplating: Baths therefor from melts from ionic liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • H01H1/021—Composite material
    • H01H1/027—Composite material containing carbon particles or fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2300/00—Orthogonal indexing scheme relating to electric switches, relays, selectors or emergency protective devices covered by H01H
    • H01H2300/036—Application nanoparticles, e.g. nanotubes, integrated in switch components, e.g. contacts, the switch itself being clearly of a different scale, e.g. greater than nanoscale

Definitions

  • Component having a layer incorporating carbon nanotubes (CNTs) and methods of making same
  • the invention relates to a component with a layer in the Geglage CNT are installed.
  • a layer with CNT can be produced, for example, according to WO 2007/118337 A1 on a contact element.
  • This electrical contact element is used to close and open an electrical contact and is highly stressed. This stress is due to the transmission of the electrical switching current, according to WO 2007/118337
  • an increase in the service life of the contact is to be achieved by the fact that carbon nanotubes (hereinafter called CNT) m the contact layer are present.
  • CNT carbon nanotubes
  • the increase in service life is attributed to the fact that the CNTs on the one hand improve the electrical conductivity of the layer and on the other hand also bring about improved heat dissipation during the switching process. As a result, the thermal load during the switching process is reduced and the contact layer less stressed.
  • the object of the invention is thus to bring about a further improvement of the wear behavior of coated components, in particular electrical contact elements.
  • the sliding properties of the layer in a frictional stress of primary importance is where the invention starts by incorporating the particles of a dry lubricant in addition to the CNTs.
  • Dry lubricants belong to a material group, which is characterized in that improved sliding properties of the surfaces concerned are achieved.
  • the wear is advantageously reduced, whereby the component with a layer in the Gefugt CNT and particles of a dry lubricant are involved, improved
  • the structure of the layer forms a matrix in which the particles of the dry lubricant and the CNT, which can likewise be understood as particles, are dispersedly distributed.
  • the CNTs are nanoparticles due to their dimensions
  • Dry lubricants can be designed as nanoparticles, but also have dimensions in the micrometer range.
  • Dry Lubricants Molybdenum disulfide, tungsten disulfide, tantalum disulfide, graphite, hexagonal boron nitride, graphite fluoride and silver niobium selenide are contained in the particles.
  • the particles of the dry lubricant can therefore from one or more of the listed
  • Dry lubricants exist and be mixed with other dry lubricants that are not listed here. It is also possible to use particles of different composition, ie To mix particles of a dry lubricant with particles of another dry lubricant, wherein both types of dry lubricant are incorporated into the Gedrage of the layer.
  • the layer can advantageously be optimized with respect to its wear behavior to a specific application hm.
  • the circumstances of the application should be considered, it should be noted that the t ⁇ btreu behavior of two components can generally be predicted only limited, so that for an optimization, ie selection of suitable dry lubricants, tests are necessary.
  • the listed dry lubricants generally have good lubricating properties, and therefore their selection may be preferred in order to obtain satisfactory results.
  • a further embodiment of the invention is obtained if the layer has a metallic structure, in particular of a nickel-cobalt alloy.
  • the metallic structure of the layer allows a conduction of the electric current with advantageously low electrical resistance.
  • nickel-cobalt alloys are suitable for electrical switching elements, since they combine a comparatively good electrical and thermal conductivity with a satisfactory wear behavior. Therefore, the optimization potential can be advantageously used particularly well by introducing CNT and dry lubricant particles.
  • the layer is a ceramic Gefuge or at least ceramic Gefugeanteile particular of oxidic or nitridic ceramics such as titanium nitride having.
  • very hard layers for example for a tool coating, can advantageously be produced, wherein their biological behavior can be optimized by introducing the dry lubricant particles.
  • the service life can advantageously be improved.
  • the thermal conductivity of the CNT can be used to effectively dissipate heat, for example, in the case of machining tools. The reduction of the thermal load leads at high cutting speeds of the tool advantageously at the same time to an improved service life, or allows higher cutting speeds with a constant service life.
  • the invention relates to a method for electrochemical coating of a component, in which the component is placed in an electrolyte, where a layer of constituents of the electrolyte is deposited, wherein dispersed in the electrolyte CNT, which are incorporated in the layer.
  • a method of the type mentioned is known, for example, according to US 2007/0036978 A1, wherein CNT for the purpose of incorporation into an electrochemically produced layer in the Electrolytes are dispersed. During electrochemical layer buildup, these CNTs are therefore incorporated into the layer.
  • the object of the invention is to provide a method for electrochemical coating with installation of CNT, with which layers can be produced with an extended range of functions.
  • a wet electrolyte can be used for the coating, wherein the CNT and the particles of a
  • Dry lubricant can be dispersed using a wetting agent in the electrolyte.
  • a wetting agent in the electrolyte.
  • Ionic liquids are liquid salts without the salt being dissolved in a solvent (preferably water). These are organic liquids composed of cations and anions. As cations come in the present Case alkylated imidazolium, pyridinium, ammonium or phosphonium ions are used. As anions, for example, simple halides, tetrafluoroborates, hexafluorophosphates, bi (t ⁇ fluoromethylsulfonyl) imides or tri (pentafluoroethyl) trifluorophosphates can be used.
  • ionic liquids act as a dispersion medium, wherein the dispersants to be dispersed may be micro- or nanoparticles and are erfmdungsgebound formed by the CNT and the particles of the dry lubricant.
  • the dispersants to be dispersed may be micro- or nanoparticles and are erfmdungsgebound formed by the CNT and the particles of the dry lubricant.
  • wetting agents for dispersing it is possible to dispense with wetting agents for dispersing, whereby it is avoided that the properties of the particles incorporated in the electrochemically produced layer are adversely affected by wetting agents incorporated in them.
  • comparatively high concentrations of dispersed particles can be achieved in ionic liquids, whereby advantageously also higher rates of incorporation into the layer to be produced are achieved.
  • the metals from the ionic liquid can also be deposited as nanocrystalline metal layers.
  • nanocrystalline metal layers is particularly well suited to the incorporation of CNT and the Particles of the dry lubricant, so that advantageously particularly high installation rates can be achieved.
  • Both the deposition of aqueous electrolyte and the deposition of ionic liquids can be done both in Gleichstrombet ⁇ eb as well as in pulse mode.
  • a variation of the deposited fractions of CNT and particles of the dry lubricant is advantageously possible.
  • metals for the deposition of the metallic layer in addition to those already mentioned, for example, copper and gold can also be used.
  • the CNTs used can also have different characteristics. In particular, the use of smglewall CNT, multiwall CNT or doublewall CNT is possible. Furthermore, the CNTs may have functional groups that influence their property profile.
  • ionic liquid such as 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate
  • corresponding salts are dissolved into the ionic salts such as nickel tetrafluoroborate and cobalt sulfamate as ionic carriers.
  • molybdenum or tungsten disulfide as nano- or microparticles and carbon nanotubes are dispersed in these electrolytes. 3. If the dispersants mentioned are distributed homogeneously in the electrolyte, an anode consisting of nickel and cobalt is used in the bath. These are soluble electrodes to achieve a constant concentration of Ni and Co. 4. Thereafter, the to be coated and conductive workpiece is immersed in the electrolyte and connected as a cathode to a power source.
  • Ni / Co is deposited with said sulfides and CNT.
  • FIG. 1 shows the marked in Figure 1 detail
  • Figure 3 is an exemplary embodiment of the inventive method schematically.
  • Em component 11 according to Figure 1 is designed as an electrical switching element. This has in the contact region on a layer 12, in which, as Figure 2 can be seen, on the one hand CNT 13 and on the other hand particles 14 of a
  • a contact surface 15 formed by the layer 12 advantageously has an increased wear resistance, an increased load-bearing capacity for the switching current and thus an extended service life.
  • an electrolyte 16 in the form of an ionic liquid is introduced into a container 17.
  • the electrolyte 16 are CNT 13 and particles 14 a dry lubricant dispersed.
  • the component to be coated 11 as a working electrode and a counter electrode 18 are contacted with a voltage source 19, whereby a layer can be produced on the component 11 with storage of the CNT 13 and the particles 14 of the dry lubricant.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (11) mit einer Schicht (12), in deren Gefüge CNT (13) eingebaut sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass außerdem Partikeln (14) eines Trockenschmierstoffes in die Schicht eingebunden sind. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die Schicht hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens optimieren, wobei diese sich aufgrund der eingelagerten CNT besonders für elektrische Kontaktflächen (15) eignet. Weiterhin unter Schutz gestellt ist ein Verfahren zur elektrochemischen Herstellung der Schicht (12), bei dem bevorzugt ionische Flüssigkeiten als Elektrolyt zum Einsatz kommen.

Description

Beschreibung
Bauteil mit einer Schicht, in die CNT (Carbon Nanotubes) eingebaut sind und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Schicht, in deren Gefuge CNT eingebaut sind.
Eine Schicht mit CNT, wie sie eingangs genannt ist, kann beispielsweise gemäß der WO 2007/118337 Al auf einem Kontaktelement hergestellt werden. Dieses elektrische Kontaktelement dient zum Schließen und Offnen eines elektrischen Kontaktes und wird dabei stark beansprucht. Diese Beanspruchung ist auf die Übertragung des elektrischen Schaltstroms zurückzuführen, wobei gemäß der WO 2007/118337
Al eine Erhöhung der Standzeit des Kontaktes dadurch erreicht werden soll, dass Carbon Nanotubes (im Folgenden CNT genannt) m der Kontaktschicht vorhanden sind. Die Erhöhung der Standzeit wird darauf zurückgeführt, dass die CNT einerseits die elektrische Leitfähigkeit der Schicht verbessern und andererseits auch eine verbesserte Wärmeableitung beim Schaltvorgang bewirken. Hierdurch wird die thermische Belastung wahrend des Schaltvorganges herabgesetzt und die Kontaktschicht weniger beansprucht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht damit darin, eine weitere Verbesserung des Verschleißverhaltens von beschichteten Bauteilen, insbesondere elektrischen Kontaktelementen, zu bewirken .
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Bauteil erfmdungsgemaß dadurch gelost, dass in dem Gefuge zusätzlich zu den CNT Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind. Hintergrund der erflndungsgemaßen Maßnahme ist, dass das Einbringen von CNT entgegen der in der Fachwelt weit verbreiteten Meinung das Verschleißverhalten einer Schicht nur unzureichend verbessert. Zwar verbessern CNT die Harte der Schicht, das tribologische Verhalten von Oberflachen wird allerdings nicht allein durch deren Harte beemflusst.
Vielmehr sind auch die Gleiteigenschaften der Schicht bei einer reibenden Beanspruchung von vorrangiger Bedeutung. Hier setzt die Erfindung an, indem zusätzlich zu den CNT die Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind. Trockenschmierstoffe gehören einer Mateπalgruppe an, die sich darin auszeichnet, dass verbesserte Gleiteigenschaften der betreffenden Oberflachen erreicht werden. Hierdurch wird der Verschleiß vorteilhaft herabgesetzt, wodurch das Bauteil mit einer Schicht, in deren Gefuge CNT und Partikel eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind, eine verbesserte
Standzeit erreicht. Dabei bildet das Gefuge der Schicht eine Matrix, in der die Partikel des Trockenschmierstoffes und die CNT, die ebenfalls als Partikel aufgefasst werden können, dispers verteilt sind. Die CNT stellen aufgrund ihrer Abmessungen Nanopartikel dar. Die Partikel des
Trockenschmierstoffes können als Nanopartikel ausgeführt sein, aber auch Abmessungen im Mikrometerbereich aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens einer der verwendeten
Trockenschmierstoffe Molybdandisulfid, Wolframdisulfid, Tantaldisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid, Graphitfluorid und Silberniob-Selenid in den Partikeln enthalten ist. Die Partikel des Trockenschmierstoffes können also aus einem oder mehreren der aufgeführten
Trockenschmierstoffe bestehen und auch mit anderen Trockenschmierstoffen, die hier nicht aufgeführt sind, gemischt sein. Auch ist es möglich, Partikel unterschiedlicher Zusammensetzung zu verwenden, d. h. Partikel eines Trockenschmierstoffes mit Partikeln eines anderen Trockenschmierstoffes zu mischen, wobei beide Arten von Trockenschmierstoff in das Gefuge der Schicht eingebaut werden. Durch eine geeignete Mischung und Auswahl von Trockenschmierstoffen lasst sich vorteilhaft die Schicht hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens auf eine bestimmte Anwendung hm optimieren. Hierbei sind die Umstände der Applikation zu berücksichtigen, wobei angemerkt sein soll, dass das tπbologische Verhalten zweier Bauteile im Allgemeinen nur begrenzt vorhergesagt werden kann, so dass für eine Optimierung, d. h. Auswahl geeigneter Trockenschmierstoffe, Versuche notwendig sind. Die aufgeführten Trockenschmierstoffe weisen im Allgemeinen jedoch gute Schmiereigenschaften auf, weswegen deren Auswahl bevorzugt werden kann, um zu befriedigenden Resultaten zu kommen .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird erhalten, wenn die Schicht ein metallisches Gefuge insbesondere aus einer Nickel-Kobalt-Legiexung aufweist. Das metallische Gefuge der Schicht ermöglicht eine Leitung des elektrischen Stromes mit vorteilhaft geringem elektrischen Widerstand. Insbesondere Nickel-Kobalt-Legierungen eignen sich für elektrische Schaltelemente, da sie eine vergleichsweise gute elektrische und thermische Leitfähigkeit mit einem befriedigenden Verschleißverhalten verbinden. Daher kann das Optimierungspotential durch Einbringung von CNT und Trockenschmierstoff-Partikeln vorteilhaft besonders gut genutzt werden.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schicht ein keramisches Gefuge oder zumindest keramische Gefugeanteile insbesondere aus oxidischen oder nitridischen Keramiken wie Titannitrid aufweist. Hierdurch lassen sich vorteilhaft sehr harte Schichten, beispielsweise für eine Werkzeugbeschichtung, herstellen, wobei deren tπbologisches Verhalten durch Einbringen der Trockenschmierstoff-Partikel optimiert werden kann. Hierdurch lasst sich die Standzeit vorteilhaft verbessern. Gleichzeitig kann die thermische Leitfähigkeit der CNT genutzt werden, um beispielsweise bei Werkzeugen einer spanenden Bearbeitung die Warme effektiv abzuleiten. Die Verringerung der thermischen Belastung fuhrt bei hohen Schnittgeschwindigkeiten des Werkzeugs vorteilhaft gleichzeitig zu einer verbesserten Standzeit, bzw. ermöglicht höhere Schnittgeschwindigkeiten bei gleichbleibender Standzeit .
Auch ist es denkbar, dass nur bestimmte Gefugeanteile keramisch sind, wahrend andere Gefugeanteile metallisch sind. Eine elektrische Leitfähigkeit der Schicht bleibt somit erhalten, wobei die keramischen Gefugeanteile vorrangig zur Optimierung der Standzeit eingesetzt werden. Zuletzt können auch elektrisch leitfahige Keramiken verwendet werden, mit denen auch bei rein keramischen Schichten eine Herstellung von elektrischen Kontaktschichten möglich ist. Dies ist insbesondere bei Titannitrid der Fall.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten eines Bauteils, bei dem das Bauteil in einen Elektrolyten gegeben wird, wo eine Schicht aus Bestandteilen des Elektrolyts abgeschieden wird, wobei in dem Elektrolyten CNT dispergiert sind, die in die Schicht mit eingebaut werden.
Em Verfahren der genannten Art ist beispielsweise gemäß der US 2007/0036978 Al bekannt, wobei CNT zum Zwecke des Einbaus in eine elektrochemisch herzustellende Schicht in dem Elektrolyten dispergiert werden. Wahrend des elektrochemischen Schichtaufbaus werden diese CNT daher mit in die Schicht eingebaut.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum elektrochemischen Beschichten unter Einbau von CNT anzugeben, mit dem sich Schichten mit einem erweiterten Funktionsumfang erzeugen lassen.
Diese Aufgabe wird mit dem genannten Verfahren erfindungsgemaß dadurch gelost, dass in dem Elektrolyt neben CNT außerdem Partikel eines Trockenschmierstoffes dispergiert werden, die ebenfalls in die Schicht mit eingebaut werden. Hierdurch lassen sich Schichten erzeugen, die vorteilhaft Anforderungsprofilen entsprechen, wie sie eingangs bereits im Zusammenhang mit den erfmdungsgemaßen Schichten erläutert wurden .
Vorteilhaft kann für das Beschichten ein wassπger Elektrolyt verwendet werden, wobei die CNT und die Partikel eines
Trockenschmierstoffes unter Einsatz eines Netzmittels in dem Elektrolyten dispergiert werden. Hierbei kann vorteilhaft auf eine Vielzahl von verfugbaren Elektrolyten zurückgegriffen werden, wobei auch auf die in der US 2007/0036978 Al angegebenen Netzmittel zurückgegriffen werden kann.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Verfahrens wird erhalten, wenn für das Beschichten als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit verwendet wird. Als ionische Flüssigkeiten bezeichnet man flussige Salze, ohne dass das Salz in einem Losungsmittel (bevorzugt Wasser) gelost wird. Es handelt sich dabei um organische Flüssigkeiten, die aus Kationen und Anionen zusammengesetzt sind. Als Kationen kommen im vorliegenden Fall alkyliertes Imidazolium-, Pyridinium-, Ammonium- oder Phosphonium-Ionen zum Einsatz. Als Anionen können beispielsweise einfache Halogenide, Tetrafluorborate, Hexafluorphosphate, Bi (tπfluoromethylsulfonyl) imide oder Tri (pentafluoroethyl) tπfluorphosphate verwendet werden. Diese Auswahl der Kationen und Anionen bewirkt, dass die ionischen Flüssigkeiten bei Temperaturen von unter 1000C, bevorzugt sogar bei Raumtemperatur, im flussigen Zustand vorliegen. Aufgrund ihrer chemischen Struktur besitzen ionische Flüssigkeiten tensidartige Eigenschaften, weswegen sich diese Flüssigkeiten hervorragend zur Herstellung von Dispersionen eignen. Die ionische Flüssigkeit wirkt dabei als Dispersionsmittel, wobei die zu dispergierenden Dispersanten Mikro- oder Nanoteilchen sein können und erfmdungsgemaß durch die CNT und die Partikel des Trockenschmierstoffes gebildet werden. Vorteilhaft kann auf Netzmittel zum Dispergieren verzichtet werden, wobei hierdurch vermieden wird, dass die Eigenschaften der in die elektrochemisch hergestellte Schicht eingebauten Partikel durch mit eingebaute Netzmittel beeinträchtigt werden. Außerdem lassen sich in ionischen Flüssigkeiten vergleichsweise hohe Konzentrationen an dispergierten Partikeln erreichen, wodurch vorteilhaft auch höhere Einbauraten in die zu erzeugende Schicht erreicht werden.
Außerdem lassen sich die Metalle aus der ionischen Flüssigkeit auch als nanokristallme Metallschichten abscheiden. Hierzu sind die Parameter gemäß der WO 2006/061081 A2 bzw. die Angaben von F. Endres, „Ionische Flüssigkeiten zur Metallabscheidung", Nachrichten aus der
Chemie, 55, Mai 2007, Seiten 507 bis 511 zu berücksichtigen. Die Struktur nanokristallmer Metalischichten eignet sich vorteilhaft besonders gut zum Einbau von CNT sowie den Partikeln des Trockenschmierstoffes, so dass vorteilhaft besonders hohe Einbauraten erreicht werden können.
Sowohl die Abscheidung aus wassrigen Elektrolyten als auch die Abscheidung aus ionischen Flüssigkeiten kann sowohl im Gleichstrombetπeb wie auch im Pulsbetrieb erfolgen. Hierdurch ist vorteilhaft eine Variation der abgeschiedenen Anteile an CNT und Partikeln des Trockenschmierstoffes möglich. Als mögliche Metalle zur Abscheidung der metallischen Schicht können neben den bereits genannten auch beispielsweise Kupfer und Gold zum Einsatz kommen. Die verwendeten CNT können ebenfalls unterschiedliche Ausprägungen aufweisen. Insbesondere ist die Verwendung von Smglewall-CNT, Multiwall-CNT oder Doublewall-CNT möglich. Weiterhin können die CNT funktionelle Gruppen aufweisen, die deren Eigenschaftsprofil beeinflussen.
Nachfolgend soll ein Ausfuhrungsbeispiel des erfmdungsgemaßen Verfahrens beschrieben werden. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel werden folgende Schritte durchlaufen:
1. In einer ionischen Flüssigkeit, wie l-Butyl-3- methylimidazoliumtetrafluorborat werden entsprechende Salze zu den ionischen Salzen, wie Nickeltetrafluoroborat und Cobaltsulfamat als lonentrager gelost.
2. Anschließend werden in diesen Elektrolyten Molybdan- oder Wolframdisulfid als Nano- oder Mikroteilchen und Carbon Nanotubes dispergiert. 3. Sind die genannten Dispersanten homogen im Elekrolyten verteilt, wird in das Bad eine Anode, bestehend aus Nickel und Kobalt, eingesetzt. Dabei handelt es sich um lösliche Elektroden, um eine konstante Ni- und Co- Konzentration zu erreichen. 4. Danach wird das zu beschichtende und leitfahige Werkstuck in den Elektrolyten getaucht und als Kathode an eine Stromquelle angeschlossen.
5. Bei einem Strom von 0,5 bis 20 A/dm2 wird Ni/Co mit den genannten Sulfiden und den CNT abgeschieden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausfuhrungsbeispiel des erfmdungsgemaßen Bauteils als elektrisches Kontaktelement,
Figur 2 das in Figur 1 gekennzeichnete Detail und
Figur 3 ein Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Verfahrens schematisch.
Em Bauteil 11 gemäß Figur 1 ist als elektrisches Schaltelement ausgebildet. Dieses weist im Kontaktbereich eine Schicht 12 auf, in die, wie Figur 2 zu entnehmen ist, einerseits CNT 13 und andererseits Partikel 14 eines
Trockenschmierstoffes eingelagert sind. Eine durch die Schicht 12 gebildete Kontaktflache 15 weist dadurch vorteilhaft einen erhöhten Verschleißwiderstand, eine erhöhte Tragfähigkeit für den Schaltstrom und damit eine verlängerte Standzeit auf.
Bei dem Verfahren gemäß Figur 3 wird ein als ionische Flüssigkeit ausgeführtes Elektrolyt 16 in einen Behalter 17 eingefüllt. In dem Elektrolyt 16 sind CNT 13 und Partikel 14 eines Trockenschmierstoffes dispergiert. Das zu beschichtende Bauteil 11 als Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode 18 werden mit einer Spannungsquelle 19 kontaktiert, wodurch auf dem Bauteil 11 unter Einlagerung der CNT 13 und der Partikel 14 des Trockenschmierstoffes eine Schicht hergestellt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil (11) mit einer Schicht (12), in deren Gefuge CNT (13) eingebaut sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Gefuge außerdem Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes eingebunden sind.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dass mindestens einer der Trockenschmierstoffe Molybdandisulfid, Wolframdisulfid,
Tantaldisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid,
Graphitfluorid und Silberniob-Selenid in den Partikeln (14) enthalten ist.
3. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schicht (12) ein metallisches Gefuge insbesondere aus einer Nickel, Kobalt, Silber oder Legierungen dieser Metalle aufweist.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schicht (12) ein keramisches Gefuge oder zumindest keramische Gefugeanteile insbesondere aus oxidischen oder nitridischen Keramiken wie Titannitrid aufweist.
5. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Oberflache der Schicht (12) als elektrische Kontaktflache (15) ausgebildet ist.
6. Verfahren zum elektrochemischen Beschichten eines Bauteils (11), bei dem das Bauteil m einen Elektrolyten (16) gegeben wird, wo eine Schicht (12) aus Bestandeilen des Elektrolyts (16) abgeschieden wird, wobei in dem Elektrolyten CNT (13) dispergiert sind, die in die Schicht (12) mit eingebaut werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Elektrolyt (16) außerdem Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes dispergiert werden, die ebenfalls in die Schicht (12) mit eingebaut werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für das Beschichten ein wassriger Elektrolyt (16) verwendet wird, wobei die CNT (13) und die Partikel (14) eines Trockenschmierstoffes unter Einsatz eines Netzmittels in dem Elektrolyten (16) dispergiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die ionischen Flüssigkeit ohne Zusatz von Netzmitteln verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schicht (12) als nanokristalline Metallschicht abgeschieden wird.
EP09769235A 2008-06-27 2009-06-23 Bauteil mit einer schicht, in die cnt (carbon nanotubes) eingebaut sind und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn EP2294656A1 (de)

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