Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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