23
Nghiên cu chế to lp mCrôm gia cường bng ng nanô cacbon Thân Xuân Tình Trường Đại hc Công nghLuận văn ThS ngành: Vt li u và linh kin nanô; Mã s: (Đào tạo thí điểm) Người hướng dn: GS.TS. Phan Hng Khôi Năm bảo v: 2007 Abstract: Tng quan vphương pháp mạ điện crôm, phương pháp chế to l p mcrôm composit. Trình bày nhng kiến thc chung nht vvt liệu CNTs và các phương pháp biến tính loi vt liu này. Nghiên cu thc nghim quá trình biến tính vt liu CNTs và quá trình chế to l p mcrôm gia cường vt liu bằng phương pháp axit hóa và diazo hóa. Trình bày các kết qubiến tính vt liu CNTs và kết quchế to lp mcrôm gia cường vt liệu CNTs cũng như kiểm tra, đánh giá các tính chất ca lp mcomposit, mcrôm và CNTs Keywords: Khoa hc vt liu; Lp mcrôm; Nanô cacbon; Vt liu Nanô Content MĐẦU Như chúng ta đã biết lp mcrôm được ng dng vào rt nhiều các lĩnh vực trong cuc sng vi các mục đích làm tăng độ cứng, tăng độ bền mài mòn, độ bn hoá hc, trang trí-bo v, phc hi các chi ti ết máy đã bị mòn,... Chính vì vy mà lp mcrôm được đặc biệt ưu tiên sử dng trong các chi ti ết máy móc cơ khí với mục đích bảo vvà trang trí. Các ng dng ca lp mcrôm tri rng trong nhiu ngành, nhiều lĩnh vực, t các chi ti ết chu mài mòn, chịu ma sát như vòng bi, bánh răng, mũi khoan,… hay các chi ti ết trong động cơ đốt trong như piston, xilanh, trục quay,… cho đến các ng dng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Độ cng ca lp mcrôm khá cao có giá trnm trong khong 600-800 HV, tuy vy trong nhiều trường hp do nhng yêu cu kthuật đặc thù đòi hỏi vt liu phải có độ cng càng cao càng t t, vì vậy người ta đã tìm cách gia cường các hạt có độ cng cao vào lp mcrôm để cng cvà tăng cường các ưu điểm vn có ca lp mnày. Việc gia cường các hạt có độ cứng cao như TiN, TiO 2 , Al 2 O 3 , kim cương,… vào lớp mcrôm để t o thành lp mcrôm composit cũng đã và đang nhận được squan tâm nghiên cu ca nhiu nhà khoa hc trên thế giới và cũng đã đạt được nhiu thành công vmt nghiên cứu cũng như ứng dng thc tế. Tuy nhiên, kthut thu lp mcomposit trên cơ scrôm vn gp phi mt skhó khăn nhất định mà nguyên nhân chính là do sthoát khí hiđrô

Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Nghiecircn cứu chế tạo lớp mạ Crocircm gia cường

bằng ống nanocirc cacbon

Thacircn Xuacircn Tigravenh

Trường Đại học Cocircng nghệ

Luận văn ThS ngagravenh Vật liệu vagrave linh kiện nanocirc Matilde số (Đagraveo tạo thiacute điểm)

Người hướng dẫn GSTS Phan Hồng Khocirci

Năm bảo vệ 2007

Abstract Tổng quan về phương phaacutep mạ điện crocircm phương phaacutep chế tạo lớp mạ crocircm

composit Trigravenh bagravey những kiến thức chung nhất về vật liệu CNTs vagrave caacutec phương phaacutep

biến tiacutenh loại vật liệu nagravey Nghiecircn cứu thực nghiệm quaacute trigravenh biến tiacutenh vật liệu CNTs vagrave

quaacute trigravenh chế tạo lớp mạ crocircm gia cường vật liệu bằng phương phaacutep axit hoacutea vagrave diazo

hoacutea Trigravenh bagravey caacutec kết quả biến tiacutenh vật liệu CNTs vagrave kết quả chế tạo lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu CNTs cũng như kiểm tra đaacutenh giaacute caacutec tiacutenh chất của lớp mạ composit mạ

crocircm vagrave CNTs

Keywords Khoa học vật liệu Lớp mạ crocircm Nanocirc cacbon Vật liệu Nanocirc

Content

MỞ ĐẦU

Như chuacuteng ta đatilde biết lớp mạ crocircm được ứng dụng vagraveo rất nhiều caacutec lĩnh vực trong cuộc sống với

caacutec mục điacutech lagravem tăng độ cứng tăng độ bền magravei mograven độ bền hoaacute học trang triacute-bảo vệ phục hồi

caacutec chi tiết maacutey đatilde bị mograven Chiacutenh vigrave vậy magrave lớp mạ crocircm được đặc biệt ưu tiecircn sử dụng trong

caacutec chi tiết maacutey moacutec cơ khiacute với mục điacutech bảo vệ vagrave trang triacute Caacutec ứng dụng của lớp mạ crocircm trải

rộng trong nhiều ngagravenh nhiều lĩnh vực từ caacutec chi tiết chịu magravei mograven chịu ma saacutet như vograveng bi

baacutenh răng mũi khoanhellip hay caacutec chi tiết trong động cơ đốt trong như piston xilanh trục quayhellip

cho đến caacutec ứng dụng trong ngagravenh cocircng nghiệp hagraveng khocircng vũ trụ Độ cứng của lớp mạ crocircm

khaacute cao coacute giaacute trị nằm trong khoảng 600-800 HV tuy vậy trong nhiều trường hợp do những yecircu

cầu kỹ thuật đặc thugrave đogravei hỏi vật liệu phải coacute độ cứng cagraveng cao cagraveng tốt vigrave vậy người ta đatilde tigravem

caacutech gia cường caacutec hạt coacute độ cứng cao vagraveo lớp mạ crocircm để củng cố vagrave tăng cường caacutec ưu điểm

vốn coacute của lớp mạ nagravey Việc gia cường caacutec hạt coacute độ cứng cao như TiN TiO2 Al2O3 kim

cươnghellip vagraveo lớp mạ crocircm để tạo thagravenh lớp mạ crocircm composit cũng đatilde vagrave đang nhận được sự

quan tacircm nghiecircn cứu của nhiều nhagrave khoa học trecircn thế giới vagrave cũng đatilde đạt được nhiều thagravenh cocircng

về mặt nghiecircn cứu cũng như ứng dụng thực tế Tuy nhiecircn kỹ thuật thu lớp mạ composit trecircn cơ

sở crocircm vẫn gặp phải một số khoacute khăn nhất định magrave nguyecircn nhacircn chiacutenh lagrave do sự thoaacutet khiacute hiđrocirc

mạnh trecircn catocirct ngăn cản caacutec hạt rắn muốn gia cường nhất lagrave caacutec hạt coacute kiacutech thước lớn Yecircu cầu

đặt ra lagrave caacutec vật liệu gia cường phải coacute kiacutech thước nhỏ hơn nữa vagrave phải phaacutet triển caacutec kỹ thuật mạ

lagravem sao để thu được lớp mạ crocircm composit đạt hiệu quả cao Mặt khaacutec vật liệu ống nanocirc cacbon

(CNTs) lagrave loại vật liệu mới coacute tiacutenh chất cơ lyacute tuyệt vời như độ cứng vagrave khả năng đagraven hồi cao dẫn

nhiệt vagrave dẫn nhiệt tốt vagrave bền hoaacute học Với những tiacutenh chất cơ lyacute hoaacute vagrave tinh chất điện kể trecircn của

CNTs đatilde mở ra những hướng nghiecircn cứu vocirc cugraveng mới mẻ vagrave đặc sắc để ứng dụng cho caacutec ngagravenh

cocircng nghệ điện tử vagrave cocircng nghệ cao như caacutec nghiecircn cứu chế tạo ra diode nanocirc transtor nanocirc đầu

tip của kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử vagrave kiacutenh hiển vi queacutet xuyecircn hầm đầu phaacutet xạ điện tử của kiacutenh

hiển vi điện tử queacutet Việc đưa CNTs vagraveo caacutec kim loại cũng lagrave một trong caacutec hướng nghiecircn cứu để

ứng dụng CNTs vagraveo thực tiễn Trong những năm gần đacircy đatilde coacute những nghiecircn cứu tạo ra caacutec loại

composit của một số kim loại như Ni Cu Znhellip vagrave CNTs để lagravem tăng tiacutenh chất điện tiacutenh chất

cơ học vagrave tiacutenh bền hoaacute học của caacutec composit nagravey so với đơn kim loại Với những ưu điểm tuyệt

vời về caacutec tiacutenh chất cơ lyacute hoacutea vagrave đặc biệt lagrave coacute kiacutech thước nhỏ ở mức nanocirc necircn CNTs hứa hẹn sẽ

trở thagravenh vật liệu gia cường lyacute tưởng cho lớp mạ crocircm

Trong luận văn nagravey chuacuteng tocirci đatilde sử dụng phương phaacutep mạ điện để nghiecircn cứu vagrave chế tạo

lớp mạ crocircm gia cường caacutec loại CNTs đồng thời đaacutenh giaacute ảnh hưởng của CNTs đến cơ tiacutenh của

lớp mạ composit thu được Để phacircn taacuten tốt CNTs vagraveo dung dịch mạ chuacuteng tocirci đatilde tiến hagravenh

nghiecircn cứu caacutec phương phaacutep phaacutep biến tiacutenh CNTs để thu được caacutec loại CNTs biến tiacutenh khaacutec

nhau Luận văn được thực hiện tại Phograveng Vật lyacute vagrave Cocircng nghệ Linh kiện Điện tử Viện Khoa học

Vật liệu

Chƣơng 1 TỔNG QUAN

11 Cơ sở lyacute thuyết của quaacute trigravenh mạ điện

Mạ điện lagrave quaacute trigravenh điện kết tủa kim loại lecircn bề mặt nền một lớp phủ coacute những tiacutenh chất

cơ lyacute hoaacute hellipđaacutep ứng caacutec yecircu cầu mong muốn Mạ điện được dugraveng trong nhiều ngagravenh cocircng

nghệ khaacutec nhau để chống ăn mograven phục hồi kiacutech thước trang sức chống mograven tăng độ cứng

phản quang vagrave nhiệt dẫn điện thấm dầu dẫn nhiệthellip

Một hệ mạ điện gồm caacutec thagravenh phần chiacutenh sau

- Dung dịch mạ

- Catocirct lagrave vật cần mạ

- Anocirct

- Bể mạ

- Nguồn điện một chiều Higravenh 1 Sơ đồ hệ mạ điện [2]

12 Cở sở lyacute thuyết của quaacute trigravenh mạ crocircm

121 Tiacutenh chất vagrave ứng dụng của lớp mạ crocircm

(a) (b) (c) (d) (e)

Higravenh 2 Một số ứng dụng của lớp mạ crocircm (a)- mạ thagravenh xilanh (b)- Mạ piston (c)- mạ baacutenh

răng (d)- mạ vograveng bi (e)- mạ đầu mũi khoan [3]

122 Nguyecircn lyacute của quaacute trigravenh mạ crocircm

Thagravenh phần dung dịch mạ crocircm thocircng thường gồm coacute axiacutet crocircmic vagrave ion sunfat Phản

ứng ở anocirct vagrave catocirct như sau Trecircn catocirct ion kim loại crocircm phoacuteng điện theo từng nấc từ Cr6+

rarr

Cr3+

rarr Cr2+

rarr Cr [2 4] Ngoagravei caacutec phản ứng trecircn hiđrocirc thoaacutet ra ở catocirct rất mạnh lagravem hiệu suất

dograveng điện giảm thấp Ở anocirct xảy ra phản ứng giải phoacuteng oxi

123 Phacircn loại caacutec loại lớp mạ crocircm

Nếu phacircn chia theo chức năng thigrave caacutec lớp mạ crocircm coacute ba loại crocircm bảo vệ- trang sức

crocircm chống ăn mograven vagrave crocircm chống magravei mograven va đập

124 Đặc điểm của quaacute trigravenh mạ crocircm

Mạ crocircm coacute nhiều đặc điểm rất khaacutec với caacutec quaacute trigravenh mạ khaacutec

- Mạ crocircm tiến hagravenh trong dung dịch lagrave axiacutet crocircmic (H2Cr2O7) chứ khocircng phải lagrave muối

của kim loại mạ

- Dung dịch nhất thiết phải coacute mặt anion hoạt hoaacute (cograven gọi lagrave anion xuacutec taacutec) thường lagrave

SO42-

F- SiF6

2- khocircng coacute chuacuteng khocircng thể điện kết tủa crocircm được

125 Cấu tạo của lớp mạ crocircm

Lớp mạ crocircm coacute cấu tạo tinh thể rất nhỏ mịn Lớp crocircm boacuteng coacute tinh thể nhỏ nhất lagrave

0001 - 001 μm Lớp crocircm mờ vagrave sữa coacute tinh thể to hơn 01 - 10 μm [4] Lớp mạ crocircm coacute chứa

02 - 05 ocircxi 003 - 007 hiđrocirc vagrave một iacutet nitơ Lớp mạ crocircm coacute hai dạng cấu tạo -crocircm coacute

tỉ trọng 71 gcm3 sắp xếp chặt chẽ vagrave β-crocircm coacute tỉ trọng 608 gcm

3 sắp xếp iacutet chặt chẽ hơn

126 Caacutec loại dung dịch mạ crocircm thocircng thƣờng

a Dung dịch sunfat

Dung dịch gồm ba cấu tử chiacutenh CrO3 vagrave H2SO4 vagrave Cr3+

Bảng 1 Tổng kết caacutec thagravenh phần vagrave chế độ của dung dịch sunfat [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 jc ( Adm2) Nhiệt độ (

0C)

150 - 400 15 - 4 10 - 100 35 - 65

b Dung dịch tự điều chỉnh

Bảng 2 Thagravenh phần vagrave chế độ tối ưu của dung dịch tự điều chỉnh [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 SrSO4 K2SiF6 Nhiệt độ

(0C)

Mật độ dograveng

(Adm2)

250 - 300 55 - 65 18 - 20 55 - 60 40 - 80

c Dung dịch tetracrocircmat

Bảng 3 Thagravenh phần vagrave chế độ magrave dugraveng trong dung dịch tetracrocircmat

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 NaOH jc (Adm2)

Nhiệt độ

(oC)

350 - 400 25 - 30 40 - 60 10 - 60 15 - 24

127 Thagravenh phần caacutec cấu tử ảnh hƣởng đến quaacute trigravenh mạ crocircm

a Ocircxit CrO3

b Ion sunfat vagrave flosilicat

c Ion crocircm hoacutea trị 3 (Cr3+)

13 Lớp mạ composit

131 Giới thiệu chung về lớp mạ composit

Higravenh 3 Mocirc tả cấu tạo lớp mạ composit [4]

132 Cơ chế higravenh thagravenh lớp mạ composit

Quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit coacute thể chia ra lagravem 3 giai đoạn cơ bản [4]

- Sự chuyển caacutec tiểu phacircn gia cường từ trong dung dịch đến gần bề mặt catocirct

- Sự diacutenh kết caacutec tiểu phacircn nagravey lecircn trecircn bề mặt catocirct

- Sự che phủ caacutec tiểu phacircn bằng kim loại kết tủa

Sự rối loạn một trong caacutec giai đoạn trecircn sẽ ảnh hưởng đến thagravenh phần lớp mạ composit

thu được

133 Tiacutenh chất của caacutec hạt gia cƣờng

Tiacutenh chất vật lyacute hoaacute học cũng như kiacutech thước caacutec hạt gia cường coacute ảnh hưởng đến quaacute

trigravenh tạo ra composit vagrave tiacutenh chất của chuacuteng Để tạo thagravenh composit người ta thường sử dụng caacutec

hạt gia cường coacute kiacutech thước từ 01 - 4 microm

134 Ảnh hƣởng của thagravenh phần tiacutenh chất dung dịch lecircn lớp mạ composit

Nhiều cocircng trigravenh đatilde chứng tỏ [4 38] Thu lớp mạ composit trecircn cơ sở bạc vagrave crocircm coacute

khoacute khăn hơn Trong trường hợp mạ crocircm sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường diễn ra khoacute

khăn do sự thoaacutet hiđrocirc mạnh hơn trong caacutec dung dịch khaacutec Ngoagravei ra khả năng san bằng tế vi cao

của dung dịch mạ crocircm boacuteng cũng goacutep phần ngăn cản sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường

135 Ảnh hƣởng của điều kiện điện phacircn lecircn quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit

a Mật độ dograveng

b Nhiệt độ dung dịch chất điện phacircn

c Sự khuấy trộn

136 Cấu tạo lớp mạ composit

Lớp mạ composit

Lớp mạ composit khaacutec một caacutech cơ bản so với lớp mạ điện hoaacute bigravenh thường về mặt cấu

tạo Khi dugraveng kiacutenh hiển vi điện tử để nghiecircn cứu cấu truacutec tế vi bề mặt lớp mạ composit tiết diện

lớp mạ composit đatilde thừa nhận coacute sự phacircn bố đều caacutec hạt gia cường trong toagraven bộ thể tiacutech lớp

mạ

137 Tiacutenh chất hoaacute học vagrave tiacutenh chống ăn mograven của lớp mạ composit

Caacutec hạt gia cường bền vững về phương diện hoaacute học như caacutec loại bột chất dẻo Al2O3

SiO2 ZrO2 coacute khả năng bảo vệ kim loại bằng taacutec dụng magraveng che chắn tức sự coacute mặt của

chuacuteng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xuacutec với mocirci trường ăn mograven Sự đồng kết tủa

vagraveo lớp mạ composit caacutec chất gia cường coacute tiacutenh chống ăn mograven sẽ coacute taacutec dụng hạn chế tốc độ ăn

mograven kim loại mạ [4 7 29]

14 Một số lớp mạ composit của crocircm với caacutec hạt gia cƣờng

141 Lớp mạ composit của Cr với bột Al2O3

142 Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN

Bảng 4 Mạ composit Cr -TiCN vagrave caacutec thocircng số Cdp - Nồng độ của bột TiCN trong dung dịch

điện phacircn VCr - Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 500C vagrave mật độ dograveng 40 Adm

2) Gdp -

Phần trăm về khối lượng của caacutec hạt TiCN trong lớp mạ h - Độ dagravey lớp mạ [38]

Thiacute

nghiệm

Cdp

(gl)

VCr

(h)

h

(m)

Gdp

()

HV

(ban đầu)

HV (sau khi ủ

nhiệt 6 h)

2000C 600

0C

1 0 065 10 0 980 900 770

2 2 048 10 003 1100 1060 700

3 5 045 10 003 1180 1080 650

4 10 - 5 007 - - -

5 10 - 10 029 1200 1200 680

6 10 041 20 120 1200 1250 700

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 2: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

mạnh trecircn catocirct ngăn cản caacutec hạt rắn muốn gia cường nhất lagrave caacutec hạt coacute kiacutech thước lớn Yecircu cầu

đặt ra lagrave caacutec vật liệu gia cường phải coacute kiacutech thước nhỏ hơn nữa vagrave phải phaacutet triển caacutec kỹ thuật mạ

lagravem sao để thu được lớp mạ crocircm composit đạt hiệu quả cao Mặt khaacutec vật liệu ống nanocirc cacbon

(CNTs) lagrave loại vật liệu mới coacute tiacutenh chất cơ lyacute tuyệt vời như độ cứng vagrave khả năng đagraven hồi cao dẫn

nhiệt vagrave dẫn nhiệt tốt vagrave bền hoaacute học Với những tiacutenh chất cơ lyacute hoaacute vagrave tinh chất điện kể trecircn của

CNTs đatilde mở ra những hướng nghiecircn cứu vocirc cugraveng mới mẻ vagrave đặc sắc để ứng dụng cho caacutec ngagravenh

cocircng nghệ điện tử vagrave cocircng nghệ cao như caacutec nghiecircn cứu chế tạo ra diode nanocirc transtor nanocirc đầu

tip của kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử vagrave kiacutenh hiển vi queacutet xuyecircn hầm đầu phaacutet xạ điện tử của kiacutenh

hiển vi điện tử queacutet Việc đưa CNTs vagraveo caacutec kim loại cũng lagrave một trong caacutec hướng nghiecircn cứu để

ứng dụng CNTs vagraveo thực tiễn Trong những năm gần đacircy đatilde coacute những nghiecircn cứu tạo ra caacutec loại

composit của một số kim loại như Ni Cu Znhellip vagrave CNTs để lagravem tăng tiacutenh chất điện tiacutenh chất

cơ học vagrave tiacutenh bền hoaacute học của caacutec composit nagravey so với đơn kim loại Với những ưu điểm tuyệt

vời về caacutec tiacutenh chất cơ lyacute hoacutea vagrave đặc biệt lagrave coacute kiacutech thước nhỏ ở mức nanocirc necircn CNTs hứa hẹn sẽ

trở thagravenh vật liệu gia cường lyacute tưởng cho lớp mạ crocircm

Trong luận văn nagravey chuacuteng tocirci đatilde sử dụng phương phaacutep mạ điện để nghiecircn cứu vagrave chế tạo

lớp mạ crocircm gia cường caacutec loại CNTs đồng thời đaacutenh giaacute ảnh hưởng của CNTs đến cơ tiacutenh của

lớp mạ composit thu được Để phacircn taacuten tốt CNTs vagraveo dung dịch mạ chuacuteng tocirci đatilde tiến hagravenh

nghiecircn cứu caacutec phương phaacutep phaacutep biến tiacutenh CNTs để thu được caacutec loại CNTs biến tiacutenh khaacutec

nhau Luận văn được thực hiện tại Phograveng Vật lyacute vagrave Cocircng nghệ Linh kiện Điện tử Viện Khoa học

Vật liệu

Chƣơng 1 TỔNG QUAN

11 Cơ sở lyacute thuyết của quaacute trigravenh mạ điện

Mạ điện lagrave quaacute trigravenh điện kết tủa kim loại lecircn bề mặt nền một lớp phủ coacute những tiacutenh chất

cơ lyacute hoaacute hellipđaacutep ứng caacutec yecircu cầu mong muốn Mạ điện được dugraveng trong nhiều ngagravenh cocircng

nghệ khaacutec nhau để chống ăn mograven phục hồi kiacutech thước trang sức chống mograven tăng độ cứng

phản quang vagrave nhiệt dẫn điện thấm dầu dẫn nhiệthellip

Một hệ mạ điện gồm caacutec thagravenh phần chiacutenh sau

- Dung dịch mạ

- Catocirct lagrave vật cần mạ

- Anocirct

- Bể mạ

- Nguồn điện một chiều Higravenh 1 Sơ đồ hệ mạ điện [2]

12 Cở sở lyacute thuyết của quaacute trigravenh mạ crocircm

121 Tiacutenh chất vagrave ứng dụng của lớp mạ crocircm

(a) (b) (c) (d) (e)

Higravenh 2 Một số ứng dụng của lớp mạ crocircm (a)- mạ thagravenh xilanh (b)- Mạ piston (c)- mạ baacutenh

răng (d)- mạ vograveng bi (e)- mạ đầu mũi khoan [3]

122 Nguyecircn lyacute của quaacute trigravenh mạ crocircm

Thagravenh phần dung dịch mạ crocircm thocircng thường gồm coacute axiacutet crocircmic vagrave ion sunfat Phản

ứng ở anocirct vagrave catocirct như sau Trecircn catocirct ion kim loại crocircm phoacuteng điện theo từng nấc từ Cr6+

rarr

Cr3+

rarr Cr2+

rarr Cr [2 4] Ngoagravei caacutec phản ứng trecircn hiđrocirc thoaacutet ra ở catocirct rất mạnh lagravem hiệu suất

dograveng điện giảm thấp Ở anocirct xảy ra phản ứng giải phoacuteng oxi

123 Phacircn loại caacutec loại lớp mạ crocircm

Nếu phacircn chia theo chức năng thigrave caacutec lớp mạ crocircm coacute ba loại crocircm bảo vệ- trang sức

crocircm chống ăn mograven vagrave crocircm chống magravei mograven va đập

124 Đặc điểm của quaacute trigravenh mạ crocircm

Mạ crocircm coacute nhiều đặc điểm rất khaacutec với caacutec quaacute trigravenh mạ khaacutec

- Mạ crocircm tiến hagravenh trong dung dịch lagrave axiacutet crocircmic (H2Cr2O7) chứ khocircng phải lagrave muối

của kim loại mạ

- Dung dịch nhất thiết phải coacute mặt anion hoạt hoaacute (cograven gọi lagrave anion xuacutec taacutec) thường lagrave

SO42-

F- SiF6

2- khocircng coacute chuacuteng khocircng thể điện kết tủa crocircm được

125 Cấu tạo của lớp mạ crocircm

Lớp mạ crocircm coacute cấu tạo tinh thể rất nhỏ mịn Lớp crocircm boacuteng coacute tinh thể nhỏ nhất lagrave

0001 - 001 μm Lớp crocircm mờ vagrave sữa coacute tinh thể to hơn 01 - 10 μm [4] Lớp mạ crocircm coacute chứa

02 - 05 ocircxi 003 - 007 hiđrocirc vagrave một iacutet nitơ Lớp mạ crocircm coacute hai dạng cấu tạo -crocircm coacute

tỉ trọng 71 gcm3 sắp xếp chặt chẽ vagrave β-crocircm coacute tỉ trọng 608 gcm

3 sắp xếp iacutet chặt chẽ hơn

126 Caacutec loại dung dịch mạ crocircm thocircng thƣờng

a Dung dịch sunfat

Dung dịch gồm ba cấu tử chiacutenh CrO3 vagrave H2SO4 vagrave Cr3+

Bảng 1 Tổng kết caacutec thagravenh phần vagrave chế độ của dung dịch sunfat [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 jc ( Adm2) Nhiệt độ (

0C)

150 - 400 15 - 4 10 - 100 35 - 65

b Dung dịch tự điều chỉnh

Bảng 2 Thagravenh phần vagrave chế độ tối ưu của dung dịch tự điều chỉnh [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 SrSO4 K2SiF6 Nhiệt độ

(0C)

Mật độ dograveng

(Adm2)

250 - 300 55 - 65 18 - 20 55 - 60 40 - 80

c Dung dịch tetracrocircmat

Bảng 3 Thagravenh phần vagrave chế độ magrave dugraveng trong dung dịch tetracrocircmat

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 NaOH jc (Adm2)

Nhiệt độ

(oC)

350 - 400 25 - 30 40 - 60 10 - 60 15 - 24

127 Thagravenh phần caacutec cấu tử ảnh hƣởng đến quaacute trigravenh mạ crocircm

a Ocircxit CrO3

b Ion sunfat vagrave flosilicat

c Ion crocircm hoacutea trị 3 (Cr3+)

13 Lớp mạ composit

131 Giới thiệu chung về lớp mạ composit

Higravenh 3 Mocirc tả cấu tạo lớp mạ composit [4]

132 Cơ chế higravenh thagravenh lớp mạ composit

Quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit coacute thể chia ra lagravem 3 giai đoạn cơ bản [4]

- Sự chuyển caacutec tiểu phacircn gia cường từ trong dung dịch đến gần bề mặt catocirct

- Sự diacutenh kết caacutec tiểu phacircn nagravey lecircn trecircn bề mặt catocirct

- Sự che phủ caacutec tiểu phacircn bằng kim loại kết tủa

Sự rối loạn một trong caacutec giai đoạn trecircn sẽ ảnh hưởng đến thagravenh phần lớp mạ composit

thu được

133 Tiacutenh chất của caacutec hạt gia cƣờng

Tiacutenh chất vật lyacute hoaacute học cũng như kiacutech thước caacutec hạt gia cường coacute ảnh hưởng đến quaacute

trigravenh tạo ra composit vagrave tiacutenh chất của chuacuteng Để tạo thagravenh composit người ta thường sử dụng caacutec

hạt gia cường coacute kiacutech thước từ 01 - 4 microm

134 Ảnh hƣởng của thagravenh phần tiacutenh chất dung dịch lecircn lớp mạ composit

Nhiều cocircng trigravenh đatilde chứng tỏ [4 38] Thu lớp mạ composit trecircn cơ sở bạc vagrave crocircm coacute

khoacute khăn hơn Trong trường hợp mạ crocircm sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường diễn ra khoacute

khăn do sự thoaacutet hiđrocirc mạnh hơn trong caacutec dung dịch khaacutec Ngoagravei ra khả năng san bằng tế vi cao

của dung dịch mạ crocircm boacuteng cũng goacutep phần ngăn cản sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường

135 Ảnh hƣởng của điều kiện điện phacircn lecircn quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit

a Mật độ dograveng

b Nhiệt độ dung dịch chất điện phacircn

c Sự khuấy trộn

136 Cấu tạo lớp mạ composit

Lớp mạ composit

Lớp mạ composit khaacutec một caacutech cơ bản so với lớp mạ điện hoaacute bigravenh thường về mặt cấu

tạo Khi dugraveng kiacutenh hiển vi điện tử để nghiecircn cứu cấu truacutec tế vi bề mặt lớp mạ composit tiết diện

lớp mạ composit đatilde thừa nhận coacute sự phacircn bố đều caacutec hạt gia cường trong toagraven bộ thể tiacutech lớp

mạ

137 Tiacutenh chất hoaacute học vagrave tiacutenh chống ăn mograven của lớp mạ composit

Caacutec hạt gia cường bền vững về phương diện hoaacute học như caacutec loại bột chất dẻo Al2O3

SiO2 ZrO2 coacute khả năng bảo vệ kim loại bằng taacutec dụng magraveng che chắn tức sự coacute mặt của

chuacuteng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xuacutec với mocirci trường ăn mograven Sự đồng kết tủa

vagraveo lớp mạ composit caacutec chất gia cường coacute tiacutenh chống ăn mograven sẽ coacute taacutec dụng hạn chế tốc độ ăn

mograven kim loại mạ [4 7 29]

14 Một số lớp mạ composit của crocircm với caacutec hạt gia cƣờng

141 Lớp mạ composit của Cr với bột Al2O3

142 Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN

Bảng 4 Mạ composit Cr -TiCN vagrave caacutec thocircng số Cdp - Nồng độ của bột TiCN trong dung dịch

điện phacircn VCr - Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 500C vagrave mật độ dograveng 40 Adm

2) Gdp -

Phần trăm về khối lượng của caacutec hạt TiCN trong lớp mạ h - Độ dagravey lớp mạ [38]

Thiacute

nghiệm

Cdp

(gl)

VCr

(h)

h

(m)

Gdp

()

HV

(ban đầu)

HV (sau khi ủ

nhiệt 6 h)

2000C 600

0C

1 0 065 10 0 980 900 770

2 2 048 10 003 1100 1060 700

3 5 045 10 003 1180 1080 650

4 10 - 5 007 - - -

5 10 - 10 029 1200 1200 680

6 10 041 20 120 1200 1250 700

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 3: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

(a) (b) (c) (d) (e)

Higravenh 2 Một số ứng dụng của lớp mạ crocircm (a)- mạ thagravenh xilanh (b)- Mạ piston (c)- mạ baacutenh

răng (d)- mạ vograveng bi (e)- mạ đầu mũi khoan [3]

122 Nguyecircn lyacute của quaacute trigravenh mạ crocircm

Thagravenh phần dung dịch mạ crocircm thocircng thường gồm coacute axiacutet crocircmic vagrave ion sunfat Phản

ứng ở anocirct vagrave catocirct như sau Trecircn catocirct ion kim loại crocircm phoacuteng điện theo từng nấc từ Cr6+

rarr

Cr3+

rarr Cr2+

rarr Cr [2 4] Ngoagravei caacutec phản ứng trecircn hiđrocirc thoaacutet ra ở catocirct rất mạnh lagravem hiệu suất

dograveng điện giảm thấp Ở anocirct xảy ra phản ứng giải phoacuteng oxi

123 Phacircn loại caacutec loại lớp mạ crocircm

Nếu phacircn chia theo chức năng thigrave caacutec lớp mạ crocircm coacute ba loại crocircm bảo vệ- trang sức

crocircm chống ăn mograven vagrave crocircm chống magravei mograven va đập

124 Đặc điểm của quaacute trigravenh mạ crocircm

Mạ crocircm coacute nhiều đặc điểm rất khaacutec với caacutec quaacute trigravenh mạ khaacutec

- Mạ crocircm tiến hagravenh trong dung dịch lagrave axiacutet crocircmic (H2Cr2O7) chứ khocircng phải lagrave muối

của kim loại mạ

- Dung dịch nhất thiết phải coacute mặt anion hoạt hoaacute (cograven gọi lagrave anion xuacutec taacutec) thường lagrave

SO42-

F- SiF6

2- khocircng coacute chuacuteng khocircng thể điện kết tủa crocircm được

125 Cấu tạo của lớp mạ crocircm

Lớp mạ crocircm coacute cấu tạo tinh thể rất nhỏ mịn Lớp crocircm boacuteng coacute tinh thể nhỏ nhất lagrave

0001 - 001 μm Lớp crocircm mờ vagrave sữa coacute tinh thể to hơn 01 - 10 μm [4] Lớp mạ crocircm coacute chứa

02 - 05 ocircxi 003 - 007 hiđrocirc vagrave một iacutet nitơ Lớp mạ crocircm coacute hai dạng cấu tạo -crocircm coacute

tỉ trọng 71 gcm3 sắp xếp chặt chẽ vagrave β-crocircm coacute tỉ trọng 608 gcm

3 sắp xếp iacutet chặt chẽ hơn

126 Caacutec loại dung dịch mạ crocircm thocircng thƣờng

a Dung dịch sunfat

Dung dịch gồm ba cấu tử chiacutenh CrO3 vagrave H2SO4 vagrave Cr3+

Bảng 1 Tổng kết caacutec thagravenh phần vagrave chế độ của dung dịch sunfat [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 jc ( Adm2) Nhiệt độ (

0C)

150 - 400 15 - 4 10 - 100 35 - 65

b Dung dịch tự điều chỉnh

Bảng 2 Thagravenh phần vagrave chế độ tối ưu của dung dịch tự điều chỉnh [2 4 6]

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 SrSO4 K2SiF6 Nhiệt độ

(0C)

Mật độ dograveng

(Adm2)

250 - 300 55 - 65 18 - 20 55 - 60 40 - 80

c Dung dịch tetracrocircmat

Bảng 3 Thagravenh phần vagrave chế độ magrave dugraveng trong dung dịch tetracrocircmat

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 NaOH jc (Adm2)

Nhiệt độ

(oC)

350 - 400 25 - 30 40 - 60 10 - 60 15 - 24

127 Thagravenh phần caacutec cấu tử ảnh hƣởng đến quaacute trigravenh mạ crocircm

a Ocircxit CrO3

b Ion sunfat vagrave flosilicat

c Ion crocircm hoacutea trị 3 (Cr3+)

13 Lớp mạ composit

131 Giới thiệu chung về lớp mạ composit

Higravenh 3 Mocirc tả cấu tạo lớp mạ composit [4]

132 Cơ chế higravenh thagravenh lớp mạ composit

Quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit coacute thể chia ra lagravem 3 giai đoạn cơ bản [4]

- Sự chuyển caacutec tiểu phacircn gia cường từ trong dung dịch đến gần bề mặt catocirct

- Sự diacutenh kết caacutec tiểu phacircn nagravey lecircn trecircn bề mặt catocirct

- Sự che phủ caacutec tiểu phacircn bằng kim loại kết tủa

Sự rối loạn một trong caacutec giai đoạn trecircn sẽ ảnh hưởng đến thagravenh phần lớp mạ composit

thu được

133 Tiacutenh chất của caacutec hạt gia cƣờng

Tiacutenh chất vật lyacute hoaacute học cũng như kiacutech thước caacutec hạt gia cường coacute ảnh hưởng đến quaacute

trigravenh tạo ra composit vagrave tiacutenh chất của chuacuteng Để tạo thagravenh composit người ta thường sử dụng caacutec

hạt gia cường coacute kiacutech thước từ 01 - 4 microm

134 Ảnh hƣởng của thagravenh phần tiacutenh chất dung dịch lecircn lớp mạ composit

Nhiều cocircng trigravenh đatilde chứng tỏ [4 38] Thu lớp mạ composit trecircn cơ sở bạc vagrave crocircm coacute

khoacute khăn hơn Trong trường hợp mạ crocircm sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường diễn ra khoacute

khăn do sự thoaacutet hiđrocirc mạnh hơn trong caacutec dung dịch khaacutec Ngoagravei ra khả năng san bằng tế vi cao

của dung dịch mạ crocircm boacuteng cũng goacutep phần ngăn cản sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường

135 Ảnh hƣởng của điều kiện điện phacircn lecircn quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit

a Mật độ dograveng

b Nhiệt độ dung dịch chất điện phacircn

c Sự khuấy trộn

136 Cấu tạo lớp mạ composit

Lớp mạ composit

Lớp mạ composit khaacutec một caacutech cơ bản so với lớp mạ điện hoaacute bigravenh thường về mặt cấu

tạo Khi dugraveng kiacutenh hiển vi điện tử để nghiecircn cứu cấu truacutec tế vi bề mặt lớp mạ composit tiết diện

lớp mạ composit đatilde thừa nhận coacute sự phacircn bố đều caacutec hạt gia cường trong toagraven bộ thể tiacutech lớp

mạ

137 Tiacutenh chất hoaacute học vagrave tiacutenh chống ăn mograven của lớp mạ composit

Caacutec hạt gia cường bền vững về phương diện hoaacute học như caacutec loại bột chất dẻo Al2O3

SiO2 ZrO2 coacute khả năng bảo vệ kim loại bằng taacutec dụng magraveng che chắn tức sự coacute mặt của

chuacuteng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xuacutec với mocirci trường ăn mograven Sự đồng kết tủa

vagraveo lớp mạ composit caacutec chất gia cường coacute tiacutenh chống ăn mograven sẽ coacute taacutec dụng hạn chế tốc độ ăn

mograven kim loại mạ [4 7 29]

14 Một số lớp mạ composit của crocircm với caacutec hạt gia cƣờng

141 Lớp mạ composit của Cr với bột Al2O3

142 Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN

Bảng 4 Mạ composit Cr -TiCN vagrave caacutec thocircng số Cdp - Nồng độ của bột TiCN trong dung dịch

điện phacircn VCr - Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 500C vagrave mật độ dograveng 40 Adm

2) Gdp -

Phần trăm về khối lượng của caacutec hạt TiCN trong lớp mạ h - Độ dagravey lớp mạ [38]

Thiacute

nghiệm

Cdp

(gl)

VCr

(h)

h

(m)

Gdp

()

HV

(ban đầu)

HV (sau khi ủ

nhiệt 6 h)

2000C 600

0C

1 0 065 10 0 980 900 770

2 2 048 10 003 1100 1060 700

3 5 045 10 003 1180 1080 650

4 10 - 5 007 - - -

5 10 - 10 029 1200 1200 680

6 10 041 20 120 1200 1250 700

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 4: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

250 - 300 55 - 65 18 - 20 55 - 60 40 - 80

c Dung dịch tetracrocircmat

Bảng 3 Thagravenh phần vagrave chế độ magrave dugraveng trong dung dịch tetracrocircmat

Hagravem lượng (gl) Chế độ mạ

CrO3 H2SO4 NaOH jc (Adm2)

Nhiệt độ

(oC)

350 - 400 25 - 30 40 - 60 10 - 60 15 - 24

127 Thagravenh phần caacutec cấu tử ảnh hƣởng đến quaacute trigravenh mạ crocircm

a Ocircxit CrO3

b Ion sunfat vagrave flosilicat

c Ion crocircm hoacutea trị 3 (Cr3+)

13 Lớp mạ composit

131 Giới thiệu chung về lớp mạ composit

Higravenh 3 Mocirc tả cấu tạo lớp mạ composit [4]

132 Cơ chế higravenh thagravenh lớp mạ composit

Quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit coacute thể chia ra lagravem 3 giai đoạn cơ bản [4]

- Sự chuyển caacutec tiểu phacircn gia cường từ trong dung dịch đến gần bề mặt catocirct

- Sự diacutenh kết caacutec tiểu phacircn nagravey lecircn trecircn bề mặt catocirct

- Sự che phủ caacutec tiểu phacircn bằng kim loại kết tủa

Sự rối loạn một trong caacutec giai đoạn trecircn sẽ ảnh hưởng đến thagravenh phần lớp mạ composit

thu được

133 Tiacutenh chất của caacutec hạt gia cƣờng

Tiacutenh chất vật lyacute hoaacute học cũng như kiacutech thước caacutec hạt gia cường coacute ảnh hưởng đến quaacute

trigravenh tạo ra composit vagrave tiacutenh chất của chuacuteng Để tạo thagravenh composit người ta thường sử dụng caacutec

hạt gia cường coacute kiacutech thước từ 01 - 4 microm

134 Ảnh hƣởng của thagravenh phần tiacutenh chất dung dịch lecircn lớp mạ composit

Nhiều cocircng trigravenh đatilde chứng tỏ [4 38] Thu lớp mạ composit trecircn cơ sở bạc vagrave crocircm coacute

khoacute khăn hơn Trong trường hợp mạ crocircm sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường diễn ra khoacute

khăn do sự thoaacutet hiđrocirc mạnh hơn trong caacutec dung dịch khaacutec Ngoagravei ra khả năng san bằng tế vi cao

của dung dịch mạ crocircm boacuteng cũng goacutep phần ngăn cản sự đồng kết tủa của caacutec hạt gia cường

135 Ảnh hƣởng của điều kiện điện phacircn lecircn quaacute trigravenh tạo lớp mạ composit

a Mật độ dograveng

b Nhiệt độ dung dịch chất điện phacircn

c Sự khuấy trộn

136 Cấu tạo lớp mạ composit

Lớp mạ composit

Lớp mạ composit khaacutec một caacutech cơ bản so với lớp mạ điện hoaacute bigravenh thường về mặt cấu

tạo Khi dugraveng kiacutenh hiển vi điện tử để nghiecircn cứu cấu truacutec tế vi bề mặt lớp mạ composit tiết diện

lớp mạ composit đatilde thừa nhận coacute sự phacircn bố đều caacutec hạt gia cường trong toagraven bộ thể tiacutech lớp

mạ

137 Tiacutenh chất hoaacute học vagrave tiacutenh chống ăn mograven của lớp mạ composit

Caacutec hạt gia cường bền vững về phương diện hoaacute học như caacutec loại bột chất dẻo Al2O3

SiO2 ZrO2 coacute khả năng bảo vệ kim loại bằng taacutec dụng magraveng che chắn tức sự coacute mặt của

chuacuteng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xuacutec với mocirci trường ăn mograven Sự đồng kết tủa

vagraveo lớp mạ composit caacutec chất gia cường coacute tiacutenh chống ăn mograven sẽ coacute taacutec dụng hạn chế tốc độ ăn

mograven kim loại mạ [4 7 29]

14 Một số lớp mạ composit của crocircm với caacutec hạt gia cƣờng

141 Lớp mạ composit của Cr với bột Al2O3

142 Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN

Bảng 4 Mạ composit Cr -TiCN vagrave caacutec thocircng số Cdp - Nồng độ của bột TiCN trong dung dịch

điện phacircn VCr - Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 500C vagrave mật độ dograveng 40 Adm

2) Gdp -

Phần trăm về khối lượng của caacutec hạt TiCN trong lớp mạ h - Độ dagravey lớp mạ [38]

Thiacute

nghiệm

Cdp

(gl)

VCr

(h)

h

(m)

Gdp

()

HV

(ban đầu)

HV (sau khi ủ

nhiệt 6 h)

2000C 600

0C

1 0 065 10 0 980 900 770

2 2 048 10 003 1100 1060 700

3 5 045 10 003 1180 1080 650

4 10 - 5 007 - - -

5 10 - 10 029 1200 1200 680

6 10 041 20 120 1200 1250 700

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 5: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Lớp mạ composit khaacutec một caacutech cơ bản so với lớp mạ điện hoaacute bigravenh thường về mặt cấu

tạo Khi dugraveng kiacutenh hiển vi điện tử để nghiecircn cứu cấu truacutec tế vi bề mặt lớp mạ composit tiết diện

lớp mạ composit đatilde thừa nhận coacute sự phacircn bố đều caacutec hạt gia cường trong toagraven bộ thể tiacutech lớp

mạ

137 Tiacutenh chất hoaacute học vagrave tiacutenh chống ăn mograven của lớp mạ composit

Caacutec hạt gia cường bền vững về phương diện hoaacute học như caacutec loại bột chất dẻo Al2O3

SiO2 ZrO2 coacute khả năng bảo vệ kim loại bằng taacutec dụng magraveng che chắn tức sự coacute mặt của

chuacuteng trong lớp mạ hạn chế bề mặt kim loại mạ tiếp xuacutec với mocirci trường ăn mograven Sự đồng kết tủa

vagraveo lớp mạ composit caacutec chất gia cường coacute tiacutenh chống ăn mograven sẽ coacute taacutec dụng hạn chế tốc độ ăn

mograven kim loại mạ [4 7 29]

14 Một số lớp mạ composit của crocircm với caacutec hạt gia cƣờng

141 Lớp mạ composit của Cr với bột Al2O3

142 Lớp mạ composit của Cr với bột TiCN

Bảng 4 Mạ composit Cr -TiCN vagrave caacutec thocircng số Cdp - Nồng độ của bột TiCN trong dung dịch

điện phacircn VCr - Tốc độ điện kết tủa Cr - TiCN (ở nhiệt độ 500C vagrave mật độ dograveng 40 Adm

2) Gdp -

Phần trăm về khối lượng của caacutec hạt TiCN trong lớp mạ h - Độ dagravey lớp mạ [38]

Thiacute

nghiệm

Cdp

(gl)

VCr

(h)

h

(m)

Gdp

()

HV

(ban đầu)

HV (sau khi ủ

nhiệt 6 h)

2000C 600

0C

1 0 065 10 0 980 900 770

2 2 048 10 003 1100 1060 700

3 5 045 10 003 1180 1080 650

4 10 - 5 007 - - -

5 10 - 10 029 1200 1200 680

6 10 041 20 120 1200 1250 700

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 6: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 4 Higravenh ảnh bề mặt lớp mạ crocircm a - c khocircng coacute hạt TiCN d - f coacute hạt TiCN Caacutec ảnh lagrave

bề mặt caacutec lớp mạ ban đầu (a vagrave d ) sau khi ngacircm trong dung dịch sunfat 24 giờ (c vagrave e ) vagrave

sau khi ngacircm trong dung dịch 144 giờ [38]

143 Lớp mạ composit của Cr với bột TiO2 vagrave bột MoO2

15 Giới thiệu về ống nanocirc cacbon

151 Cấu truacutec ống nanocirc cacbon

a b

Higravenh 5 (a)- Ống nanocirc cabon

đơn tường vagrave (b)- ống nanocirc

cacbon đa tường [19]

Higravenh 6 (a) Tấm Graphen (b) Tấm

Graphen cuộn lai để tạo thagravenh ống

CNT

Higravenh 7 Từ veacutectơ chiral higravenh thagravenh ba cấu truacutec SWCNTs (a) Ống armchair (55) (b) ống

zigzag (90) (c) ống chiran (105) [32]

Bảng 5 Tugravey theo giaacute trị của cặp số nguyecircn (n m) vagrave θ ta coacute caacutec loại cấu truacutec CNTs khaacutec nhau

[32]

Loại cấu truacutec θ Ch

Armchair 00 (n n)

Zigzag 300 (n 0)

Chiral 0 le θ le 300 (n m)

152 Tiacutenh chất cơ học của ống nanocirc cacbon

(a) (b)

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 7: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Caacutec kết quả nghiecircn cứu đatilde cocircng bố khẳng định rằng ống nanocirc cacbon thực sự lagrave một vật

liệu coacute tiacutenh chất cơ học tốt nhất magrave chuacuteng ta biết đến hiện nay [26] Với độ bền vagrave độ cứng đặc

biệt với caacutec tiacutenh chất cơ học như vậy đatilde mở ra nhiều khả năng ứng dụng của CNT vagraveo lĩnh vực

cocircng nghệ

153 Tổng hợp vagrave biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

a Caacutec phương phaacutep tổng hợp

Phương phaacutep phoacuteng điện hồ quang

Phương phaacutep bốc bay graphit bằng laser

Phương phaacutep CVD (phacircn huỷ pha hơi hoaacute học)

Phương phaacutep cơ nhiệt (nghiền bi vagrave nung)

b Biến tiacutenh ống nanocirc cacbon

Biến tiacutenh bằng axiacutet

Higravenh 8 Caacutec khuyết tật

(7-5-5-7) trecircn CNTs [11]

Higravenh 9 Biến tiacutenh CNTs bằng axiacutet vagrave sau đoacute

thực hiện caacutec chuyển hoacutea tiếp theo để tạo caacutec

nhoacutem chức este vagrave amit [11]

Biến tiacutenh CNTs bằng caacutec phản ứng cộng hợp (higravenh 10)

Higravenh 10 Caacutec phản ứng cộng hợp để

gắn caacutec nhoacutem chức lecircn CNTs [11]

Higravenh 11 Biến tiacutenh CNTs

thocircng qua caacutec phản ứng thế

nhoacutem florua trecircn CNTs [11]

Biến tiacutenh CNTs thocircng qua phản ứng thế (higravenh 11)

16 Cocircng nghệ mạ nanocirc sử dụng CNTs

161 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs thƣờng

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 8: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

162 Mạ nanocirc sử dụng vật liệu gia cƣờng lagrave CNTs biến tiacutenh

Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM VAgrave PHƢƠNG PHAacuteP NGHIEcircN CỨU

21 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

211 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep axiacutet hoaacute

Higravenh 12 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng hỗn hợp axiacutet

212 Biến tiacutenh bằng phƣơng phaacutep diazo hoaacute

Quy trigravenh biến tiacutenh

Higravenh 13 Sơ đồ caacutec bước biến tiacutenh CNTs sử dụng muối diazo

22 Chuẩn bị mẫu mạ

221 Lựa chọn vagrave cắt mẫu mạ

Kiacutech thước caacutec mẫu theacutep 21502 (cm)

Higravenh 14 Mocirc higravenh mẫu theacutep

222 Xử lyacute bề mặt đế theacutep trƣớc khi mạ

Higravenh 15 Sơ

đồ mocirc tả quaacute trigravenh xử lyacute bề mặt trước khi mạ

Magravei vagrave đaacutenh

boacuteng bề mặt Tẩy dầu mỡ Hoạt hoaacute

bề mặt

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 9: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 16 Caacutec dụng cụ magravei vagrave đaacutenh

boacuteng

Higravenh 17 Gia nhiệt khi

tẩy dầu mỡ cho đế theacutep

23 Quaacute trigravenh mạ Crocircm

Higravenh 18 Sơ đồ hệ mạ

Bảng 6 Thagravenh phần dung dịch mạ vagrave caacutec tham số của quaacute trigravenh mạ

Thagravenh phần gl Tham số mạ

CrO3 H2SO4 Đường ăn jc Adm2 Nhiệt độ

oC

250 25 15 50 50

Tiến hagravenh mạ

Đế theacutep được lagravem noacuteng lecircn 500 C ngay trong bể mạ crocircm mạ với jc nhỏ vagrave nacircng dần lecircn

đến giaacute trị 50 Adm2 Thế đặt vagraveo thường nằm trong khoảng 8- 12V Hệ mạ crocircm vagrave hệ thống giaacute

treo mẫu chuacuteng tocirci sử dụng được trigravenh bagravey trecircn higravenh 19 vagrave higravenh 20

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 10: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 19 Ảnh hệ mạ crocircm

Higravenh 20 Hệ thống giaacute treo mẫu

mạ

Bảng 7 Một số sự cố thường gặp nguyecircn nhacircn vagrave caacutech khắc phục

Sự cố Nguyecircn nhacircn Caacutech khắc phục

Lớp mạ bị

bong

1- Gia cocircng bề mặt khocircng tốt vẫn

cograven magraveng dầu mỡ baacutem

2- Dograveng điện bị

ngắt trong khi mạ

3- Nhiệt độ vagrave mật độ

dograveng thay đổi lớn

1- Lagravem tốt cẩn thận trong khacircu gia cocircng lagravem

sạch bề mặt

2- Kiểm tra tiếp xuacutec của hệ thống dacircy nối với

caacutec điện cực

3- Khống chế tốt nhiệt độ vagrave mật độ dograveng

Đế theacutep coacute

chỗ khocircng mạ

crocircm được

1- Anocirct dẫn điện khocircng tốt

2- Mật độ dograveng điện nhỏ

3- Hagravem lượng SO42-

quaacute

thấp hoặc quaacute cao

1- Kiểm tra vagrave lagravem sạch anocirct

2- Tăng mật độ dograveng điện

3- Pha chế lại dung dịch vigrave chưa coacute thiết bị

kiểm tra

Lớp mạ

khocircng boacuteng

bị xaacutem

1- Hagravem lượng SO42-

thấp (so với CrO3 )

2- Mật độ dograveng điện

hoặc nhiệt độ thấp

1- Tăng hagravem lượng SO42-

để đạt được tỷ lệ

quy định

2- Tăng mật độ dograveng điện hoặc nhiệt độ

24 Mạ crocircm coacute gia cƣờng bằng vật liệu CNTs

241 Quaacute trigravenh mạ với chế độ mạ liecircn tục

Bảng 8 Caacutec mẫu mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs khaacutec nhau vagrave ở nồng độ khaacutec

nhau

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl)

CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M1 - - -

M2 15 - -

M3 3 - -

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 11: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

M4 6 - -

M5 9 - -

M6 12 - -

M7 - 3 -

M8 - 12 -

M9 - - 3

M10 - - 6

M11 - - 9

M12 - - 12

Bảng 9 Caacutec mẫu dugraveng để kiểm tra độ bền magravei mograven

Tecircn mẫu Nồng độ CNTs (gl) Thời gian

mạ (h) CNTs thường CNTs - COOH CNTs - C6H4NH2

M20 0 0 0

3 M21 6 - -

M22 - 6 -

M23 - - 6

Higravenh 21 Chế tạo mẫu dugraveng để xaacutec định độ bền magravei mograven

242 Quaacute trigravenh mạ với kỹ thuật mạ xung

16 mm

6 mm

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 12: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 22 Đồ thị mật độ dograveng theo thời

gian ở chế độ mạ xung

Mật độ dograveng mạ 50 dm2

Thời gian xung mạ 900s

Mật độ dograveng ăn mograven-50

Adm2

Thời gian ăn mograven 15 s

Mật độ dograveng nghỉ 0 Adm2

Thời gian 15 s

25 Caacutec phƣơng phaacutep nghiecircn cứu cấu truacutec vagrave tiacutenh chất cơ lyacute của lớp mạ

251 Kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử

Higravenh 23 mocirc tả sơ đồ nguyecircn lyacute của thiết bị AFM [1]

Higravenh 23 Sơ đồ nguyecircn lyacute của

kiacutenh hiển vi lực nguyecircn tử [1]

Higravenh 24 Sơ đồ khối của kiacutenh hiển

vi điện tử queacutet [1]

252 Kiacutenh hiển vi điện tử queacutet

Sơ đồ khối của thiết bị kiacutenh hiển vi điện tử queacutet được mocirc tả trecircn higravenh 24 [1]

253 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Nguyecircn tắc đo độ cứng Vicker lagrave dugraveng một đầu nhọn dạng higravenh thaacutep (thường được lagravem

bằng kim cương) đacircm vagraveo lớp mạ dưới một tải trọng xaacutec định trong thời gian xaacutec định (thường lagrave

15 giacircy) sau đoacute dugraveng kiacutenh hiển vi quang học quan saacutet vết luacuten (higravenh 25) Từ diện tiacutech vết luacuten (vết

luacuten coacute dạng higravenh vuocircng) ta coacute thể tiacutenh được độ cứng của lớp mạ theo cocircng thức [16]

HV = 18545p(d2) (116)

254 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Pheacutep đo độ magravei mograven được tiến hagravenh trecircn maacutey APGI - G1301 của ĐỨC (higravenh 26) tại

phograveng đo lường trung tacircm cocircng nghệ Tổng cục đo lường quacircn đội

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 13: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 25 Mocirc tả thiết bị đo độ

cứng tế vi theo pheacutep đo

Vickers

Higravenh 26 Ảnh thiết bị đo độ bền magravei

mograven

Chƣơng 3 KẾT QUẢ VAgrave THẢO LUẬN

31 Biến tiacutenh vật liệu CNTs

Sản phẩm CNTs biến tiacutenh từ caacutec quy trigravenh đatilde trigravenh bagravey ở phần thực nghiệm được liệt kecirc

trong bảng 10

Bảng 10 Caacutec mẫu CNTs biến tiacutenh

STT Mẫu Kyacute hiệu

1

CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp

axiacutet

HNO3 H2SO4 (CNTs-COOH)

B1

2

CNTs biến tiacutenh với diazo tạo

ra

từ 14 Pheylenediamine

B2

311 Phổ hấp thụ hồng ngoại

Mẫu CNTs ban đầu chưa biến tiacutenh (higravenh 27)

Higravenh 27 Phổ hồng ngoại của CNTs

Mẫu CNTs biến tiacutenh bằng axiacutet- B1 (CNTs-COOH) (higravenh 28)

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 14: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 28 Phổ hồng ngoại của CNTs biến tiacutenh với hỗn hợp axiacutet (B1)

Mẫu B2 (CNTs biến tiacutenh với diazo tạo ra từ 14- Phenylenediamine)

Higravenh 29 Phổ hồng ngoại của mẫu B2

Như vậy qua phacircn tiacutech phổ hồng ngoại của caacutec mẫu ta thấy caacutec nhoacutem chức biến tiacutenh đatilde

được gắn lecircn bề mặt của CNTs Điều nagravey chứng tỏ quaacute trigravenh biến tiacutenh diễn ra đuacuteng với caacutec định

hướng lyacute thuyết

312 Phổ taacuten xạ Raman

Higravenh 30 Phổ Raman của mẫu CNTs biến tiacutenh với diazo của 14- phenylenediamine)

313 Ảnh chụp kiacutenh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

gtC=O

O-H axiacutet

CNTs

CNTs biến tiacutenh

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 15: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

(a) (b)

(c)

(d)

Higravenh 31 Ảnh SEM của CNTs -(a) (b) CNTs-COOH-(c) CNTs-C6H4NH2-(d)

B0 B1 B2

Higravenh 32 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 1 ngagravey

B0 B1 B2

Higravenh 33 Ảnh quan saacutet caacutec mẫu B0- CNTs trong nước B1- CNTs-COOH trong nước B2-

CNTs-C6H4NH2 trong nước sau 5 ngagravey

32 Kiểm tra độ dagravey lớp mạ

Higravenh 34 lagrave ảnh chụp mẫu mạ dugraveng để đo độ dagravey higravenh 35 ảnh chụp SEM mặt cắt ngang

của lớp mạ

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 16: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 34 Ảnh mẫu M4 được đuacutec

lại để thực hiện pheacutep đo độ dagravey

lớp mạ

Higravenh 35 Ảnh độ dagravey của lớp mạ

crocircm gia cường vật liệu ống nanocirc

cacbon thường nồng độ trong

dung dịch mạ lagrave 6 gl (mẫu M4)

33 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha vagrave cấu truacutec higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

331 Phacircn tiacutech cấu truacutec pha của lớp mạ

Higravenh 36 Giản đồ nhiễu xạ tia X

của mẫu mạ crocircm thường (M1)

Higravenh 37 Giản đồ nhiễu xạ tia X của

mẫu mạ crocircm coacute gia cường CNTs

biến tiacutenh bằng diazo với nồng độ

trong dung dịch mạ ban đầu lagrave 12 gl

(M12)

332 Phacircn tiacutech higravenh thaacutei bề mặt của lớp mạ

a Chụp ảnh hiển vi điện tử queacutet (SEM)

Higravenh 38 Ảnh SEM bề mặt lớp mạ

Cr thường được mạ trecircn đế đồng

Higravenh 39 Ảnh chụp SEM bề mặt

mẫu mạ CrCNTs- C6H4NH2 trecircn đế

đồng

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 17: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Higravenh 40 Ảnh chụp

SEM bề mặt lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2 ở

chế độ mạ liecircn tục

Higravenh 41 Ảnh chụp

SEM bề

mặt lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2 ở chế độ

mạ xung

Higravenh 42 Ảnh chụp

SEM lớp mạ

CrCNTs- C6H4NH2

ở chế độ mạ xung

sau khi được ăn mograven

bằng axiacutet HCl

b Chụp ảnh hiển vi lực nguyecircn tử (AFM)

(a)

(b)

(c)

(d)

Higravenh 43 Ảnh AFM của (a)- đế theacutep sau khi đaacutenh boacuteng (b)- mẫu mạ crocircm thường ndash (M1) (c)

(b)- mẫu mạ gia cường CNTs - C6H4NH2 ( M12)

34 Xaacutec định hagravem lƣợng của CNTs trong lớp mạ composit

Bảng 11 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

O K 838 2298

Cr K 8723 7365

Mn K 308 246

Cu K 132 091

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 18: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

Totals 10000 10000

Bảng 12 Thagravenh phần về khối lượng vagrave thagravenh phần về nguyecircn tử của lớp mạ crocircm thường

Element Weight Atomic

C K 172 645

O K 423 1195

Ca K 018 021

Cr K 9017 7834

Mn K 370 304

Totals 10000 10000

Higravenh 44 Phổ EDX vagrave thagravenh phần

caacutec nguyecircn tố trong lớp mạ Cr

thường

Higravenh 45 Phổ EDX vagrave thagravenh phần caacutec

nguyecircn tố trong lớp mạ CrCNTs-

C6H4NH2

35 Phƣơng phaacutep đo độ cứng của lớp mạ

Bảng 13 Độ cứng của lớp mạ crocircm vagrave lớp mạ crocircm coacute gia cường bằng caacutec loại CNTs ở nồng độ

khaacutec nhau

Tecircn mẫu Độ cứng Vickers

(HV) Loại CNTs

M1 690 Khocircng coacute CNTs

M2 8517

CNTs thường

M3 9033

M4 10117

M5 11837

M6 1144

M7 980 CNTs - COOH

M8 1010

M9 1027 CNTs - C6H4NH2

M10 1234

M11 1259

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 19: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

M12 1390

Higravenh 46 Đồ thị sự phụ thuộc giữa độ cứng của lớp mạ crocircm composit vagrave nồng độ caacutec loại

CNTs

36 Phƣơng phaacutep đo độ bền magravei mograven

Kết quả đo độ magravei mograven được trigravenh bagravey trong bảng 14

Bảng 14 Kết quả kiểm tra độ bền magravei mograven của đế theacutep lớp mạ Cr Lớp mạ CNTsCr Lớp mạ

CNTs-C6H4NH2Cr m lagrave khối lượng mất maacutet sau quaacute trigravenh magravei mograven

Mẫu m (mg) Độ bền magravei

mograven

Đế theacutep 10 keacutem

M20 Lớp mạ Cr 86 bigravenh thường

M21 Lớp mạ CNTsCr (6 gl) 66 tốt

M22 Lớp mạ CNTs-COOHCr

(6gl)

65 tốt

M23 Lớp mạ CNTs-

C6H4NH2Cr

(6 gl)

45

rất tốt

KẾT LUẬN

1 Đatilde biến tiacutenh thagravenh cocircng vật liệu ống nanocirc cacbon tạo ra hai loại CNTs biến tiacutenh với hai

nhoacutem chức khaacutec nhau lagrave CNTs- COOH vagrave CNTs- C6H4NH2 Hai loại CNTs biến tiacutenh nagravey phacircn

taacuten rất tốt vagraveo nước vagrave dung dịch mạ crocircm

2 Đatilde khảo saacutet được caacutec điều kiện của quaacute trigravenh mạ crocircm trecircn đế theacutep sử dụng dung dịch

sunfat với 3 thagravenh phần chiacutenh lagrave CrO3 H2SO4 vagrave Cr3+

) vagrave chế tạo thagravenh cocircng lớp mạ crocircm gia

cường vật liệu ống nanocirc cacbon (CNTs thường vagrave CNTs sau khi đatilde gắn gốc - COOH vagrave -

C6H4NH2 )

3 Đatilde nghiecircn cứu higravenh thaacutei bề mặt vagrave cấu truacutec pha của caacutec lớp mạ crocircm thường cũng như

lớp mạ composit chứa caacutec loại CNTs Caacutec kết quả khẳng định sự phacircn bố của CNTs trong lớp

mạ composit vagrave ảnh hưởng tiacutech cực của noacute lecircn caacutec lớp mạ nagravey

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 20: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

4 Đatilde xaacutec định được hagravem lượng của CNTs trong lớp mạ composit lagrave 172 về khối lượng

5 Độ cứng của lớp mạ crocircm coacute gia cường vật liệu CNTs biến tiacutenh bằng diazo coacute độ cứng lagrave

1390 HV khi sử dụng nồng độ CNTs biến tiacutenh lagrave 12 gl tăng gấp 2 lần so với độ cứng của lớp

mạ crocircm thocircng thường với độ cứng lagrave 690 HV

6 Lớp mạ crocircm coacute gia cường CNTs coacute độ bền magravei mograven tốt hơn ~ 2 lần so với lớp mạ crocircm

thocircng thường thể hiện qua khối lượng hao hụt sau pheacutep kiểm tra độ magravei mograven khối lượng hao

hụt của lớp mạ Cr thường lagrave 86 mg trong khi khối lượng hao hụt của lớp mạ Cr - CNTs -

C6H4NH2 lagrave 45 mg với cugraveng thời gian vagrave chế độ magravei mograven

Những kết quả nagravey mở ra khả năng ứng dụng của lớp mạ composit Cr - CNTs trong thực tế như

mạ caacutec chi tiết maacutey moacutec lagravem việc trong điều kiện magravei mograven cao dụng cụ cắt gọt mạ lớp vỏ bảo

vệ sản phẩm hellip

DANH MỤC CAacuteC BAgraveI BAacuteO VAgrave BAacuteO CAacuteO KHOA HỌC

Thacircn Xuacircn Tigravenh Nguyễn Ngọc Khoaacutei Phan Hồng Khocirci Phan Ngọc Minh Tăng cường

độ bền magravei mograven của lớp mạ crocircm bằng caacutech gia cường ống nanocirc cacbon Hội nghị vật lyacute chất

rắn toagraven quốc lần thứ 5 thaacuteng 11 2007 Vũng tagraveu Việt Nam

Than Xuan Tinh Nguyen Ngoc Khoai Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

Cr coating by electroplating with carbon nanotubes additive material 15th International

conference on composites nano engineering July 15- 21 2007 Haikou Hainan Island China pp

936-937

Nguyen Ngoc Khoai Than Xuan Tinh Phan Hong Khoi Phan Ngoc Minh Properties of

carbon nanotubes reinforced Cr coatings The second international conference on the

development of biomedical Engineering in Viet Nam and The second Young Vietnamese

Scientist Meeting July 25 ndash 28 2007 Hanoi Vietnam pp 325-328

Phan Hong Khoi Than Xuan Tinh Phan Ngoc Minh ldquoCorrelation of microstructure

and the machanical properties of carbon nanotubes reinforced Niken and Chromium coatingsrdquo

The 10th asia-Pacific Physics Conference Pohang Korea 8 2007

References

Tagravei liệu tiếng Việt

1 Đặng Thu Hagrave (2007) Nghiecircn cứu cocircng nghệ chế tạo vagrave caacutec tiacutenh chất của vật liệu ống

nano cacbon định hướng tr 17-22 Luận văn thạc sĩ khoa học vật lyacute Viện vật lyacute vagrave điện

tử Viện Khoa học vagrave Cocircng nghệ Việt Nam

2 Trần Minh Hoagraveng (2001) Cocircng nghệ mạ điện tr 258-272 Nhagrave xuất bản KHampKT

3 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập I tr 20-202 Nhagrave NXB KHampKT

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 21: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

4 Nguyễn Khương (2006) Mạ điện tập II tr 123-240 NXB KHampKT

5 Trịnh Xuacircn Seacuten (2004) Điện hoaacute học tr 268-272 NXB ĐHQG Hagrave Nội

6 Nguyễn Việt Trường (2005) Kỹ thuật mạ vagrave phun phủ tr 145-156 NXB giao thocircng vận

tải

Tagravei liệu tiếng Anh

7 Abdel Gawad O et al (2006) ldquoElectroplating of chromium and Cr-carbide coating for

carbon fiberrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 1357ndash1362

8 Arai S et al (2004) ldquoNi-deposited multi-walled carbon nanotubes by electrodeposition

rdquo Carbon 42 pp 641-644

9 Avouris P Dresselhaus G and Dresselhaus MSG (2006) Carbon Nanotubes

Synthesis structure properties and applications Springer press pp 366-368

10 Baker RTK and Harris PS (1978) Chemistry and Physics of Carbon Edited by

Walker JPL Deeker New YorkBasel Vol14 p 83

11 Balasubramanian K and Burghard M (2005) Chemically Functionalized Carbon

Nanotubes Small 1 No2 pp 180 ndash192

12 Bethune DS Kiang CH Devries MS Gorman G Savoy R Vazquez J and Beyers

R (1993) Nature 363(605)

13 Bui Hung Thang et al (2007) ldquoCarbon Nanotubes Reinforced Niken Coatings Prepared

by Electroplating Techniquerdquo ICCE-15 Hainan- China pp 108-106

14 Daenen M et al (2003) The wondrous World of carbon nanotubes Eindhoven

University of Technology Press pp200-203

15 Esawi AMK (2007) ldquoCarbon nanotube-reinforced aluminium stripsrdquo Composites

Science and Technology Article in Press

16 Goyanes S et al (2007) ldquoCarboxylation treatment of multiwalled carbon nanotubes

monitored by infrared and ultraviolet spectroscopies and scanning probe microscopyrdquo

Diamond and related materials 16 pp 412-417

17 Harayama et al (2000) ldquoComposite chromium plating film and sliding member convered

therofrdquo United States Patent No US 6013380 A

18 Iijima S (1991) Nature 354(56)

19 Iijima S and Ichihashi T (1993) Nature 363(603)

20 Jin Zhang et al (2003) ldquoEffect of chemical oxidation on the structure of single-walled

carbon nanotubesrdquo J Phys Chem B 107 pp 3712-3718

21 Jung SH et al (2003) Applied Physics A- Material Science amp processing 76 pp 285-

286

22 Jung YJ et al (2003) Nano Letters Vol3 No4 pp 561-564

23 Lee A (1996) ldquoChromium-plated composite wheelrdquo United States Patent No 5577809

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 22: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

24 Lee S et al (2002) ldquoLarge-scale synthesis of carbon nanotubes by plasma rotating arc

discharge techniquerdquo Diamond and related Materials 11 pp 914-917

25 Linde R et al (2003) ldquoHard-chrome plated layerrdquo United States Patent No US

6503642 B1

26 Lu J and Han J (1998) Int J High Speed Electron Sys 9(11)

27 Meyyappan M (2005) Carbon nanotubes science and applications CRC press LLC pp

255-268

28 Neuhauser et al (1989) ldquoElectrolytically deposited hard chromium coatingsrdquo United

States Patent No 4846940

29 Park I-W et al (2007) ldquoMicrostructures mechanical properties and tribological haviors

of Cr-Al-N Cr-Si-N and Cr-Al-Si-N coatings by a hybrid coating systemrdquo Surface amp

Coatings Technology 201 pp 5223ndash5227

30 Praveen BM et al (2007) ldquoCorrosion studies of carbon nanotubes- Zn composite

coatingrdquo Surface and Coatings Technology 201 pp 5836-5842

31 Rinzler AG et al (1998) Appl Phys A 67 pp 29-33

32 Saito R et al (1998) Physical properties of carbon nanotubes Imperial College Press

London pp 75-80

33 Shanmugharaj AM et al (2007) ldquoPhysical and chemical characteristics of multiwalled

carbon nanotubes functionalized with aminosilane and its influence on the properties of

natural rubber compositesrdquo Composites Science and technology 67 pp 1813-1822

34 Shi L et al (2006) ldquoElectrodeposition and characterization of Ni-Co-carbon nanotubes

composite coatingsrdquo Surface and Coatings Technology 200 pp 4870-4875

35 Shi XL (2007) ldquoFabrication and properties of WndashCu alloy reinforced by multi-walled

carbon nanotubesrdquo Materials Science and Engineering A Vol 457 Issues 1-2 pp18-

23

36 Shimizu Y et al (2008) ldquoMulti-walled carbon nanotube-reinforced magnesium alloy

compositesrdquo Scripta Materialia Vol58 Issue 4 pp 267-270

37 Surviliene S et al (2001) Effect of MoO2 and TiO2 on electrodeposition and properties

of chromium coating Surface and Coatings Technology 137 pp 230-234

38 Surviliene S et al (2004) Protective properties of the chromiumndashtitanium carbonitride

composite Coatings Surface and Coatings Technology 176 pp 193ndash201

39 Tanka et al (2000) ldquoHard coating material sliding member convered with hard coating

material and manufacturing method therofrdquo United States Patent No 6060182

40 Than Xuan Tinh et al (2007) ldquoProperties of Cr coating by electroplating with carbon

nanotubes additive materialrdquo 15th

International conference on composites nano

engineering Hainan- China pp 936-937

41 Thess A et al (1996) ldquoCrystalline ropes of metallic carbon nanotubesrdquo Science

273(483)

42 Tibbetts GG (1983) Appl Phys Lett 42 pp 145-148

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388

Page 23: Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường bằng ống nanô cacbonrepository.vnu.edu.vn/bitstream/VNU_123/8434/1/V_L0_01412.pdf · cho đến các ứng dụng trong

43 Treacy MMJ Ebbesen TW and Gibson JM (1996) ldquoExceptionally high youngrsquos

modulus observed for individual carbon nanotubesrdquo Nature 381(6584) pp 678ndash680

44 Valentini F et al (2007) ldquoThe electrochemical detection of ammonia in drinking water

based on multi-walled carbon nanotube copper nanoparticle composite paste electrodesrsquorsquo

Sensors and Actuators B Chemical Vol128 Issue 1 pp 326-333

45 Yang YL Wang YD (2008) ldquoSingle-walled carbon nanotube-reinforced copper

composite coatings prepared by electrodeposition under ultrasonic fieldrdquo Materials

Letters Vol 62 Issue 1 pp 47-50

46 Yu MF et al (2000) ldquoTensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their

mechanical propertiesrdquo Phys Rev Lett Vol84 pp 5552ndash5555

47 Yu MF Lourie O Dyer MJ Moloni K Kelly TF and Ruoff RS (2000) ldquoStrength

and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile loadrdquo Science

287(5453) pp 637ndash640

48 Zeng Z et al (2006) ldquoThe correlation between the hardness and tribological behaviour

of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterpartsrdquo

Surface amp Coatings Technology 201 pp 2282ndash2288

49 Zeng Z et al (2006) Tribological and electrochemical behavior of thick CrndashC alloy

coatings electrodeposited in trivalent chromium bath as an alternative to conventional Cr

coatings Electrochimica Acta 52 pp 1366ndash1373

50 Zeng Z et Zhang J (2007) ldquoElectrodeposition and tribological behavior of amorphous

chromium-alumina composite coatingrdquo Surface amp Coatings Technology 201 pp 5382ndash

5388