Copper/nanodiamond composite coatings obtained by electrochemical deposition

• Autorzy: Buczko Z. , Gniadek M. , Olkowicz K. , Okurowski W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.6.5

Warianty tytułu

PL

Powłoki kompozytowe Cu/diament otrzymane przez elektrochemiczne osadzanie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Copper composite coatings with nanodiamond particles were electrochemically deposited. Depositions were made on copper sheet basis in acid sulphate solutions with and without organic additives. The studies indicate the possibility of electrochemical deposition of composite Cu/diamond coatings and the coating properties depend on solutions composition. The concentration of the diamond preparation in process electrolyte solutions was about 0.5 g/dm3. The composites surface morphology was investigated by SEM microscopy and chemical composition with EDS microanalysis. Concentrations of diamond particles in samples surfaces were evaluated by ImageJ computer analysis. Hardness of coatings were measured by Vicker’s method.

PL

Kompozyty o osnowie metalicznej z fazą dyspersyjną są obecnie intensywnie badane w celu opracowania metod wytwarzania materiałów o ulepszonych właściwościach mechanicznych, tribologicznych, elektrycznych, cieplnych i innych. Istotnym obszarem zastosowań są urządzenia elektroniczne. Postępująca miniaturyzacja urządzeń powoduje problemy związane z odprowadzaniem ciepła z układów scalonych. Miedź jako osnowa jest materiałem atrakcyjnym ze względu na dobre przewodnictwo elektryczne, ale również dobre parametry mechaniczne, takie jak np. plastyczność. Podejmowane są próby wprowadzania jako fazy dodatkowej cząstek węglowych, na przykład takich jak diament. Materiał ten charakteryzuje się dużym przewodnictwem cieplnym oraz małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Diament jest również najtwardszym znanym materiałem. Jako faza dyspersyjna może korzystnie wpływać na właściwości kompozytu. Próby uzyskania materiału kompozytowego miedzi z diamentem są podejmowane różnymi metodami, m.in. w procesie spiekania, ale również poprzez elektrolityczne osadzanie. Celem pracy było zbadanie możliwości elektrolitycznego osadzania materiałów kompozytowych na osnowie miedzi, zawierających cząstki nanodiamentu oraz ocena ich podstawowych właściwości takich jak skład chemiczny, twardość oraz morfologia powierzchni powłoki.

Słowa kluczowe

EN

composite coatings; copper/nanodiamond composites; electron microscopy; EDS analysis; hardness measurements

PL

powłoki kompozytowe; kompozyty miedź/nanodiament; mikroskopia elektronowa; analiza EDS; pomiary twardości

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 6
• Strony: 306--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Buczko Z.

• Institute of Precision Mechanics, Warsaw

autor

Gniadek M.

• Chemical Division, University of Warsaw

autor

Olkowicz K.

• Institute of Precision Mechanics, Warsaw

autor

Okurowski W.

• Institute of Precision Mechanics, Warsaw

Bibliografia

• [1] Barcena J., Maudes J., Coleto J., Obieta I.: Novel copper/carbon nanofibers composites for high thermal conductivity electronic packaging. Diamond 50 (2006) 5.5.
• [2] Chu K., Jia C., Tian W., Liang X., Chen H., Guo H.: Thermal conductivity of spark plasmasintering consolidated SiCp/Al composites containing pores (Numerical study and experimental validation). Compos. Part AAppl. S. 41 (2010) 161÷167.
• [3] Molina J. M., Prieto R., Narciso J., Louis E.: The effect of porosity on the thermal conductivity of Al–12 wt % Si/SiC composites. Scripta Mater. 60 (2009) 582÷585.
• [4] Schubert Th., Brendel A., Schmid K., Koeck Th., Ciupiński Ł., Zieliński W., Weißgarber T., Kieback B.: Interfacial design of Cu/SiC composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications. Compos. Part A-Appl. S. 38 (2007) 2398÷2403.
• [5] Yoshida K., Morigami H.: Thermal properties of diamond/copper composite material. Microelectron. Reliab. 44 (2004) 303÷308.
• [6] Ren S., Shen X., Guo C., Liu N., Zang J., He X., Qu X.: Effect of coating on the microstructure and thermal conductivities of diamond–Cu composites prepared by powder metallurgy. Compos. Sci. Technol. 71 (2011) 1550÷1555.
• [7] Weber L., Tavangar R.: On the influence of active element content on the thermal conductivity and thermal expansion of Cu–X (X = Cr, B) diamond composites. Scripta Mater. 57 (2007) 988÷991.
• [8] Kruszewski M., Rosiński M., Grzonka J., Ciupiński Ł., Michalski A., Kurzydłowski K. J.: Kompozyty Cu–diament o dużym przewodnictwie cieplnym wytwarzane metodą PPS. Mat. Ceram. 64 (2012) 333÷337.
• [9] Medeliene V., Stankevic V., Bikulcius G.: The influence of artificial diamond additions on the formation and properties of an electroplated copper metal matrix coating. Surf. Coat. Technol. 168 (2003) 161÷168.

Uwagi

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