Influence of carbon and oxygen on properties of Cu-C-O composites

• Autorzy: Strąk C. , Olesińska W. , Siedlec R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ grafenu i tlenu na właściwości kompozytów miedź-tlen-węgiel

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The basis od this project was to produce volumetric composites using copper, copper oxide as well as commercial graphene powders and thermally reduced graphene oxide, on which copper oxide (CuO) was deposited by electrochemical bath. The graphene powders were annealed in an oxygen-free atmosphere and underwent Spark Plasma Sintering. The outcome composites were first copper-plated and then using silver solders (AG-Sn) welded to corundum ceramics. We examined the microstructure, physical and thermal properties of the composite itself and also the microstructure and flexural strength of the obtained joints. These studies helped us indicate the effect of carbon and oxygen on the changes of the thermal expansion coefficient in Cu-C-O composites.

PL

Kompozyty objętościowe wykonano stosując proszki miedzi, tlenku miedzi oraz handlowego grafenu i zredukowanego termicznie tlenku grafenu, na których osadzano tlenek miedzi metodą strącania z kąpieli elektrochemicznej. Proszki grafenu poddano obróbce termicznej w atmosferze beztlenowej, a następnie spieczono z nich kształtki stosując technikę SPS (Spark Plasma Sintering). Uzyskane kompozyty spajano z ceramiką korundową za pomocą lutów srebrowych (Ag-Sn). Przed procesem spajania kompozyty poddano procesowi galwanizacji miedzią. Zbadano mikrostrukturę, właściwości fizyczne i cieplne samego kompozytu oraz mikrostrukturę i wytrzymałość uzyskanych złączy. Na podstawie przeprowadzonych badań określono wpływ węgla i tlenu na zmiany współczynnika rozszerzalności cieplnej kompozytów Cu-C-O.

Słowa kluczowe

EN

thermal expansion coefficient; bonding; composite; carbon; oxygen; SPS

PL

współczynnik rozszerzalności cieplnej; spajanie; kompozyt; węgiel; tlen; SPS

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 44, nr 1
• Strony: 7--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Strąk C.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01 - 919 Warszawa

autor

Olesińska W.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01 - 919 Warszawa

autor

Siedlec R.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01 - 919 Warszawa

Bibliografia

• [1] Boczkowska A., Witemberg - Perzyk D., Kapuściński J., Puciłkowski K., Wojciechowski S., Lindemann Z.: Kompozyty, Wyd. Politechnika Warszawska, Warszawa, 2003
• [2] Pietrzak K.: Formowanie się warstw pośrednich w kompozytach metalowo - ceramicznych i ich złączach, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1998
• [3] Shao W. Z., Feng L. C., Zeng L., Xie N.: Thermal expansion behavior of Cu0/Cu2O cermetes with different Cu structures, Ceramics International, 2009, 35, 2803 - 2807
• [4] Włosiński W., Olesińska W.: Spajanie kompozytów Cu-Cf z ceramiką korundową i stalą techniką CDB, Seminarium Kompozyty 1999: Teoria i Praktyka IV, Jaszowiec
• [5] Kaliński D., Olesińska W., Chmielewski M., Pietrzak K.: Opracowanie nowej technologii wytwarzania próżnioszczelnych elementów elektroizolacyjnych ceramika- metal, Sprawozdanie z grantu, 2011, Nr N N 508 391 335
• [6] Olesińska W., Kaliński D., Chmielewski M., Diduszko R., Włosiński W.: Influence of titanium on the formation of a "barier" layer during joining on AIN ceramic with copper by the CDB technique., J. Mater. Sci: Mater. Electron., 2006, 17, 781 - 788
• [7] Pietrzak K., Olesińska W., Kaliński D., Strojny-Nędza A.: The relationship between microstructure and mechanical properities of directly Bondem copper-alumina ceramics joint, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, 2014, 62, 1, 23 - 32
• [8] Pietrzak K.: Nature and morphology of the interface layer in carbon fibre copper composites, The 4th European Conference and Advanced Materials and Processes, Padva/Venice, 1995, 463 - 467
• [9] Barlak M., Piekoszewski J., Stanisławski J., Borkowska K., Sartowska B., Werner Z., Miśkiewicz M., Jagielski J., Starosta W.: The effect of titanium ion implantation into carbon ceramic on its wettability by liquid copper, Vacuum, 2007, 81, 1271 - 1274
• [10] Barlak M., Piekoszewski J., Stanisławski J., Borkowska K., Sartowska B., Werner Z., Miśkiewicz M., Starosta W., Składnik - Sadowska E., Kolitsch A., Grötzschel R., Kierzek J.: Wettability improvement of carbon ceramic materials by mono and multi energy plasma pulses, Surface & Coatings Technology, 2009, 203, 2536 - 2540
• [11] Goki Eda, Manish Chhowalla: Graphene-based Composite thin films for electronics, Nono Letters, 2009, 9, 2, 814 - 818
• [12] Stankovich S. et al.: Graphene based composite materials, Nature Letters, 2002, 442/20
• [13] Strąk C., Siedlec R.: Lutowanie kompozytów miedź – grafen z ceramiką korundową za pomocą lutów aktywnych, Materiały Elektroniczne, 2014, 42, 4, 4 - 15
• [14] Feng L. C., Shao W. Z., Zhen L., Xie N., Microstructure and mechanical property of Cu2O-Cu cemet prepared by in-situ reduction-hot pressing method, Science Direct, Material Letters, 2008, 62, 3121 - 3123
• [15] Xian Luo, Yanqing Yang, Cuixia Liu, Ting Xu, Meini Yuan and Bin Huang, The thermal expansion behavior of unidirectional SiC fiber-reinforced Cu–matrix composites, Scripta Materialia, 2008, 58, 401 - 404

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).