Elektrochemische Beschichtung offenporiger Schäume

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Thematik des Hybridschaums. Um Aluminium als das meistverwendete Templat für Nickel-Hybridschäume mit einer kostengünstigeren und ebenbürtigen Alternative ersetzen zu können, werden Polyurethanschäume mit einer Kupferlackschicht versehen, charakterisiert und das Verfahren dieser Vorbehandlung optimiert. Als zweite Option werden kommerziell erhältliche Polyurethanschäume mit einer dünnen, elektrisch leitfähigen Kohlenstoffschicht als Aluminiumersatz erforscht. Um Proben in einem Plattenformat von 240×240×20mm 3 fertigen zu können wurde eine Upscaling-Anlage im Labor-Maßstab entwickelt, konstruiert und aufgebaut. Diese ist in der Lage zwei Platten dieses Formats gleichzeitig zu beschichten. In dieser Anlage werden Modifikationen im Aufbau und in der Kontaktierung vorgenommen, um möglichst homogene elektrochemisch abgeschiedene Schichten auf der kompletten Probenoberfläche zu erzeugen. Zur Beschichtung von kleinen Proben wurde ein Durchflussreaktor entwickelt, der Parametervariationen in kleinem Maßstab erlaubt, um diese dann auf die Upscaling-Anlage übertragen zu können. Hinzu kommt eine neuartige Methode, kleine, poröse Proben homogen mittels Rotation elektrochemisch zu beschichten. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Nickel-Hybridschäumen wurden stoffliche Maßnahmen am Elektrolyten vorgenommen, um Nickel-Kobalt und Nickel-Mangan-Legierungen zu erzeugen, welche im Anschluss auf Polyurethanschäumen mechanisch charakterisiert wurden.

This work deals with the topic of hybrid foams. To substitute the aluminium as the mostly used template for nickel hybrid foams, cost-efficient and equivalent alternatives are investigated. The first option are common polyurethane foams, with a copper priming that is investigated and optimized. Option two are also polyurethane foams with a thin carbon coating. To create large foam samples in the dimensions of 240£240£20mm3 a upscaling-device has been developed, designed and built. This device is capable to coat two foam samples simultaneously. During this work, modifications in design and contact concepts of this device were made to create a more homogeneous electrochemical coating over the whole sample area. In order to do the electrodeposition on smaller samples a flow cell was developed that allows parameter changes in a small scale to adapt it to the upscaling device. Also a new method of electrodeposition on porous electrodes has been developed to create homogeneous depositions. Improvement of the mechanical properties of nickel hybrid foams are achieved by creating alloys with cobalt and manganese. These alloys are applied on polyurethane foams and characterized by uniaxial compression tests.