Innovation processing of circuit boards with FDM printing and selective electrochemical metallization. - In: Meeting abstracts, ISSN 2151-2043, Bd. MA2022-01 (2022), 57, 2369
https://doi.org/10.1149/MA2022-01572369mtgabs
A systematic approach for controlling electrodeposition based on studies of an acidic copper electrolyte. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (122 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022
Bekannte akademische Erkenntnisse der Elektrochemie, wie die Butler-Volmer Kinetik, und deren Veränderungen ermöglichen unter anderem einen genaueren Einblick in den Mechanismus der Metallabscheidung. Aufgrund eines fehlenden Bindegliedes wurden diesen akademischen Erkenntnissen keine oder nur wenig Beachtung in der industriellen Prozessüberwachung geschenkt. Stattdessen wird die Hull-Zell-Abscheidung als indirekter Ansatz für die Analyse des Abscheidungsverhaltens benutzt. Durch die Entwicklung einer Methode, die die Randelemente-Methode als Grundlage für die Simulation verwendet, werden die kinetischen Parameter - die Austauschstromdichte j0 und der Transferkoeffizient α - aus experimentellen Hull-Zellen-Abscheidungen gewonnen (Rückwärtsbestimmung). Dieser Ansatz wird validiert, indem zyklische voltammetrische Daten eines sauren Kupferelektrolyten in die Simulation eingesetzt und die simulierten Hull-Zellkurven mit experimentellen Kurven verglichen werden. Darüber hinaus wird der Einfluss von Additiven auf das kinetische Verhalten untersucht, ohne die visuellen Informationen und die Möglichkeiten zu verlieren, die strukturellen und physikalischen Eigenschaften der Metallabscheidung zu erhalten. Dieser Ansatz kann zu einem tieferen elektrochemischen Verständnis von industriell benutzten Elektrolyten führen.
https://doi.org/10.22032/dbt.55223
Abscheidung von Aluminiumlegierungen aus ionischen Flüssigkeiten. - In: Galvanotechnik, ISSN 0016-4232, Bd. 113 (2022), 10, S. 1299-1304
Umweltfreundliche Schichten aus Aluminiumlegierungen werden gegenüber Schichten aus bedenklichen Metallen wie Cadmium zunehmend interessanter. Allerdings können sie mittels galvanischer Verfahren nur aus aprotischen Elektrolyten, wie ionischen Flüssigkeiten, abgeschieden werden. Um eine hohe Prozessstabilität zu erzielen, können Multianoden eingesetzt werden.
Characterization of a magnesium fluoride conversion coating on Mg-2Y-1Mn-1Zn screws for biomedical applications. - In: Materials, ISSN 1996-1944, Bd. 15 (2022), 22, 8245, S. 1-18
MgF2-coated screws made of a Mg-2Y-1Mn-1Zn alloy, called NOVAMag® fixation screws (biotrics bioimplants AG), were tested in vitro for potential applications as biodegradable implants, and showed a controlled corrosion rate compared to non-coated screws. While previous studies regarding coated Mg-alloys have been carried out on flat sample surfaces, the present work focused on functional materials and final biomedical products. The substrates under study had a complex 3D geometry and a nearly cylindrical-shaped shaft. The corrosion rate of the samples was investigated using an electrochemical setup, especially adjusted to evaluate these types of samples, and thus, helped to improve an already patented coating process. A MgF2/MgO coating in the µm-range was characterized for the first time using complementary techniques. The coated screws revealed a smoother surface than the non-coated ones. Although the cross-section analysis revealed some fissures in the coating structure, the electrochemical studies using Hanks’ salt solution demonstrated the effective role of MgF2 in retarding the alloy degradation during the initial stages of corrosion up to 24 h. The values of polarization resistance (Rp) of the coated samples extrapolated from the Nyquist plots were significantly higher than those of the non-coated samples, and impedance increased significantly over time. After 1200 s exposure, the Rp values were 1323 ± 144 Ω.cm2 for the coated samples and 1036 ± 198 Ω.cm2 for the non-coated samples, thus confirming a significant decrease in the degradation rate due to the MgF2 layer. The corrosion rates varied from 0.49 mm/y, at the beginning of the experiment, to 0.26 mm/y after 1200 s, and decreased further to 0.01 mm/y after 24 h. These results demonstrated the effectiveness of the applied MgF2 film in slowing down the corrosion of the bulk material, allowing the magnesium-alloy screws to be competitive as dental and orthopedic solutions for the biodegradable implants market.
https://doi.org/10.3390/ma15228245
Hollow platinum-gold and palladium-gold nanoparticles: synthesis and characterization of composition-structure relationship. - In: Journal of nanoparticle research, ISSN 1572-896X, Bd. 24 (2022), 12, 245, insges. 15 S.
Hollow palladium-gold (PdAu) and platinum-gold (PtAu) alloy nanoparticles (NPs) were synthesized through galvanic replacement reactions. PdAu NPs denoted PdAu-99.99 and PdAu-98 were produced using palladium precursors with different purity degree: Na2PdCl4 ≥ 99.99% and Na2PdCl4 98%, respectively. The effect of the addition time of the gold palladium precursor solution on the size of the generated NPs was evaluated. Two types of particles, with a rough and a smooth surface, were identified in the suspensions of PtAu and PdAu NPs by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and scanning transmission electron microscopy (STEM). The atomic percentage of gold, platinum, palladium, and cobalt (atomic %) in the nanoparticles was determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). PtAu NPs (26-42 nm) contain Pt (41 at%), Au (36 at%), and Co (23 at%). Two groups of hollow palladium gold NPs (30-50 nm) with a different residual cobalt content were produced. PdAu-99.99 NPs consisted of Pd (68 at%), Au (26 at%), and Co (6 at%), whereas PdAu-98 NPs were composed of Pd (70 at%), Au (22 at%), and Co (8 at%). The hollow structure of the NPs was confirmed by EDX line scanning. Selected area electron diffraction analysis (SAED) revealed the formation of PtAu and PdAu alloys and it was used in estimating the lattice parameters, too.
https://doi.org/10.1007/s11051-022-05619-9
Tribological and mechanical performance of Ti2AlC and Ti3AlC2 thin films. - In: Advanced engineering materials, ISSN 1527-2648, Bd. 24 (2022), 10, 2200188, S. 1-11
Mn+1AXn (MAX) phases are novel structural and functional materials with a layered crystal structure. Their unique properties such as good machinability, high electrical conductivity, low friction, and corrosion resistance are appealing for many engineering applications. Herein, Ti2AlC and Ti3AlC2 MAX thin films are synthesized by magnetron sputtering and subsequent thermal annealing. A multilayer approach is used to deposit single-element nanolayers of titanium, aluminum, and carbon onto silicon substrates with a double-layer-diffusion barrier of SiO2 and SixNy. Ti2AlC and Ti3AlC2 thin films (thickness ≈500 nm) are formed via rapid thermal annealing and verified by X-Ray diffraction. Nanoindentation tests show hardness values of about 11.6 and 5.3 GPa for Ti2AlC and Ti3AlC2, respectively. The tribological behavior of the Ti2AlC and Ti3AlC2 thin films against AISI 52100 steel balls under dry sliding conditions is studied using ball-on-flat tribometry. The resulting coefficient of friction (CoF) for Ti2AlC and Ti3AlC2 ranges between 0.21-0.42 and 0.64-0.91, respectively. The better tribological behavior observed for Ti2AlC thin films is ascribed to its smaller grain size, reduced surface roughness, and higher hardness.
https://doi.org/10.1002/adem.202200188
Einfluss von Carbonsäuren auf den Abscheidungsprozess von Chrom aus Chrom(III)-Elektrolyten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2022. - 1 Online-Ressource (xi, 115, LXVII Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2022
Der Ersatz von hexavalenten Chromverbindungen in der galvanischen Industrie ist seit der Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH-Verordnung) der Europäischen Union ein zentrales Thema. In der dekorativen Verchromung ist die Substitution durch adäquate Alternativen sehr vielversprechend. Allerdings ist der Ersatz von CrVI-Verbindungen in der funktionellen Verchromung herausfordernd, denn Chromschichten aus trivalenten und hexavalenten Elektrolyten unterscheiden sich bspw. in der Farbe und Korrosionsbeständigkeit. In dieser Arbeit wird die Wirkungsweise verschiedener organischer Säuren auf die Abscheidung von dickeren Chromschichtdicken (> 1 µm) untersucht. Wichtige Instrumente, um die Reaktion und die Chromabscheidung zu untersuchen, sind zum einen die Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie (HPLC, engl. High performance liquid chromatography), elektrochemische Quarzmikrowaage (EQCM), Polarographie (DPP, engl. differential pulse polarography), die Zyklovoltammetrie (CV, engl. Cyclic voltammetry) und zum anderen Querschliffanalysen. Die Schichtcharakterisierung erfolgte über die Rasterelektronenmikroskopie (REM). Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass Reaktionsgeschwindigkeit, Abscheideraten und der daraus resultierende Schichtaufbau, von der Art und Konzentration der Carbonsäuren abhängen. Es konnten Aussagen über die Wirkung der Carbonsäuren als Komplexbildner getroffen und mit dem Chelat-Effekt erklärt werden. Mit einer optimalen Elektrolytzusammensetzung konnten Schichtdicken von 25 bis zu 85 µm abgeschieden werden. Möglichkeiten, die eine gleichmäßige, rissarme Abscheidung unterstützen, wurden untersucht. Ein abschließender Vergleich der Chromschichten aus einem industriell genutzten sechswertigen Hartchromverfahren und dem hier beschriebenen dreiwertigen Elektrolyten zeigt gute Übereinstimmungen. Lediglich der Korrosionsschutz der Chromschicht aus dem trivalenten Elektrolyten ist nur mit Hilfe einer zusätzlichen Nickelschicht zu gewährleisten.
https://doi.org/10.22032/dbt.53060
Elektrochemisches Glätten von Metallen durch ionenleitende Festkörper in schwach leitenden Lösungen. - In: WOMag, ISSN 2195-5891, Bd. 11 (2022), 6, S. 22-24
Elektrochemische Abscheidung von Silicium aus organischen Elektrolyten. - In: Galvanotechnik, ISSN 0016-4232, Bd. 113 (2022), 7, S. 877-887
Silicium (Si) ist ein wichtiger Rohstoff für viele industrielle Anwendungen, u. a. für die Mikroelektronik, die Photovoltaikindustrie und neuerdings auch innerhalb der elektrochemischen Energiespeicherung. Für die Erweiterung des technischen Anwendungsspektrums von Si sind jedoch anpassbare Abscheidungstechnologien erforderlich.
Electrodeposition of high entropy alloy of Ni-Co-Cu-Mo-W from an aqueous bath. - In: Journal of the Electrochemical Society, ISSN 1945-7111, Bd. 169 (2022), 8, 082515, insges. 5 S.
This study aimed to deposit high entropy alloy (HEA) coatings with five different elements, Ni, Co, Cu, Mo, and W, from a single aqueous bath. The influence of pH, current density, and complex agent on the composition of deposited coating was examined. It was shown that Mo and W were codeposited mainly with Ni and Co. pH had the most impact on the codeposition of reluctant elements like Mo and W, while current density had the minimum effect. The deposited coating had a metallic, dense, and nodular morphology with configurational entropy of around 1.6 R.
https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac87d5