ISBN 9783843933971

978-3-8439-3397-1, Reihe Nanotechnologie

Sven Hartwig
Herstellung und Charakterisierung von elektrolytisch abgeschiedenen Nickel-Kohlenstoffnanoröhrchen-Dispersionsschichten

216 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Durch die Möglichkeit Materialeigenschaften von Werkstoffen zu kombinieren, offerieren Komposite ein weit gefächertes Forschungs- und Anwendungspotential. In der Oberflächentechnik wird dies in der Form der Dispersionsbeschichtung, dem Einbau von Partikeln in eine Schichtmatrix, ausgenutzt. Durch die gleichzeitige Anwendung der Nanotechnologie können die Grenzen der spezifischen Materialeigenschaften und das Anwendungspotential der Dispersionsbeschichtungen weiter ausgebaut werden. Ein Beispiel für den Bedarf an immer beständigeren Beschichtungen ist die Weiterentwicklung der Hochleistungsbohrtechnik für die Energiegewinnung durch Geothermie, was durch die aktuelle Energiewende in Deutschland an Bedeutung gewinnt. In dieser Arbeit wird die elektrolytische Abscheidung von Nickel-Kohlenstoffnanoröhrchen-Dispersionsschichten untersucht, die Eigenschaften der Beschichtungen charakterisiert und ihr Potential als Verschleiß- und Korrosionsschutzschicht evaluiert. Die überragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kohlenstoffnanoröhrchen prädestinieren dieses Material zum Einsatz in Kompositwerkstoffen. Um Kohlenstoffnanoröhrchen elektrochemisch aus kolloidalen Nickelelektrolyt-Dispersionen koabzuscheiden, werden verschiedene Dispergiermittel für diesen speziellen Einsatz entwickelt und bewertet. Neben dem Einbau von Kohlenstoffnanoröhrchen in Nickel werden die Inkorporation von Graphit-Nanoplättchen und Nickel-Wolfram als Matrixsystem untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit erläutern die erkannten Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Menge der eingebauten Nanopartikel, Verschleiß- und Korrosionswiderstand der Dispersionsschichten. Zusätzlich wird in dieser Arbeit ein vollkommen neues und bisher unbekanntes Phänomen der Selbstordnung von entstehenden nanoporösen Nickelschichten vorgestellt. Diese Entdeckung ist zum einen beeindruckend, da es eine Möglichkeit bietet metallische Strukturen, ähnlich dem anodisierten Aluminiumoxid, auf großen Flächen aufzubringen und zum anderen ein neues sehr komplexes Selbstordnungsphänomen der Elektrochemie darstellt.