Characterization of Copper-based Materials Fabricated Using Layered Particles

Year 2020, Volume: 10 Issue: 2, 346 - 359, 15.12.2020

Temel Varol , Hüseyin Can Aksa , Onur Güler

https://doi.org/10.31466/kfbd.777263

Cited By: 1

https://izlik.org/JA72NR99UR

Abstract

In this work, copper based electrical materials, which has high electrical and thermal conductivity and enhanced oxidation resistance, were fabricated from silver coated copper powders by hot pressing method. Electroless coating process was used to synthesis Ag coated copper powders. For this aim, copper powders were coated with silver in an electroless silver bath in which sodium potassium tartrate (C₄H₄O₆KN_a4H₂O) and silver nitrate (AgNO₃) was used as reducing agent, source of silver ion. Scanning electron microscope for investigation of microstructure and morphology of silver coated copper powders and X-ray diffraction to determine the phase types were used. Compared with the pure Cu samples, Ag coated copper Cu samples exhibits excellent electrical conductivity (92 IACs), good hardness (76 BHN), and oxidation resistance ( 0,281wt% at 500 °C and 60 min.) 

Keywords

Layered particles , Hot pressing , Powder metallurgy , Electroless coating , Copper

Project Number

119M398

Katmanlı Parçacıklar Kullanılarak Üretilen Bakır Esaslı Malzemelerin Karakterizasyonu

https://izlik.org/JA72NR99UR

Abstract

Bu çalışmada, yüksek elektriksel iletkenliğe sahip ve oksidasyon direnci arttırılmış bakır esaslı elektrik malzemeleri, sıcak presleme yöntemi ile gümüş kaplı bakır tozları kullanılarak üretilmiştir. Gümüş kaplı bakır tozlarının sentezlenmesinde akımsız kaplama yöntemi kullanılmıştır. Bu amaçla bakır tozları, indirgeyici olarak sodyum potasyum tartarat (C₄H₄O₆KN_a4.H₂O) ve iyon kaynağı olarak gümüş nitratın (AgNO₃) kullanıldığı akımsız gümüş banyosunda gümüş ile kaplanmıştır. Gümüş kaplı bakır tozların mikro yapısı ve morfolojisini araştırmak için taramalı elektron mikroskobu ve faz türlerini belirlemek için X-ışını kırımı kullanılmıştır. Homojen mikroyapı ve yüksek yoğunluğa sahip bakır esaslı elektrik malzemeleri, gümüş kaplı bakır tozların sıcak preslenmesi ile imal üretilmiştir. Saf bakır numunelerle karşılaştırıldığında gümüş kaplı bakır numuneler mükemmel elektrik iletkenliği (92 IACs), iyi derecede sertlik (76 Brinell) ve oksidasyon direnci ( % 0,281-560 °C ve 60 dak.) göstermektedir.

Keywords

Katmanlı parçacıklar , Sıcak presleme , Toz metalurjisi , Akımsız kaplama , Bakır

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

119M398

Thanks

Bu çalışma, TÜBİTAK tarafından 119M398 numaralı proje ile maddi olarak desteklenmiştir. Yazarlar TÜBİTAK'a desteklerinden ötürü teşekkür ederler.

References

• Ang, T. P., Wee, T. S. A. and Chin, W. S. (2004). Three-Dimensional Self-Assembled Monolayer (3D SAM) ofn-Alkanethiols on Copper Nanoclusters. The Journal of Physical Chemistry B, 108(30), 11001-11010. doi:10.1021/jp049006r
• ASM Metals Handbook. (1990). (T. B. Zorc Ed. Vol. 2).
• Biswas, N., Baranwal, R. K., Majumdar, G. and Brabazon, D. (2018). Review of duplex electroless coatings and their properties. Advances in Materials and Processing Technologies, 4(3), 448-465. doi:10.1080/2374068x.2018.1457298
• Boyer, H. E., & Gall, T. L. (1985). Metals handbook; desk edition.
• Canakci, A., Varol, T. and Ertok, S. (2012). The effect of mechanical alloying on Al2O3 distribution and properties of Al2O3 particle reinforced Al-MMCs. Science and Engineering of Composite Materials, 19(3), 227-235. doi:10.1515/secm-2011-0122
• Canakci, A., Varol, T. and Nazik, C. (2013). Effects of amount of methanol on characteristics of mechanically alloyed Al–Al2O3composite powders. Materials Technology, 27(4), 320-327. doi:10.1179/1753555712y.0000000014
• Chen, Z.-K. and Sawa, K. (1996). Characteristics of Ag contact morphology in breaking arcs. Wear, 199(2), 237-244. doi:10.1016/0043-1648(96)06971-2
• Coxe, C., McDonald, A., Sistare, G., Lampman, S. and Zorc, T. (1990). Metals Handbook.
• D. Jeannot, J. P., P. Ramoni and E.M. Jost. (1994). Physical and chemical properties of metal oxide additions to Ag-SnO2 contact materials and predictions of electrical performance. IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology, Part A, 17(1), 17-23.
• Desforges, C. J. P. M. (1979). Sintered materials for electrical contacts. 22(3), 138-144.
• G., R. M. (2007). Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşleme (M. T. v. N. D. Süleyman Sarıtaş, Trans.). Ankara: Toz Metalurjisi Derneği Yayınları.
• Güler, O., Varol, T., Alver, Ü. and Çanakçı, A. (2019). The effect of flake-like morphology on the coating properties of silver coated copper particles fabricated by electroless plating. Journal of Alloys and Compounds, 782, 679-688. doi:10.1016/j.jallcom.2018.12.229
• Güler, O., Alver, Ü. and Varol, T. (2020). Fabrication and characterization of novel layered materials produced by electroless plating and hot pressing. Journal of Alloys and Compounds, 835, 155278. doi: 10.1016/j.jallcom.2020.155278
• Güler, O., Varol, T., Alver, Ü., and Çanakçı, A. (2020) Effect of Al2O3 content and milling time on the properties of silver coated Cu matrix composites fabricated by electroless plating and hot pressing. Materials Today Communiations, 24, 101153. doi: 10.1016/j.mtcomm.2020.101153
• Günay, M. (2009). Toz metalurjisi yöntemiyle üretilmis Al-Si/SiCp kompozitlerin mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Lim, Y., Lee, C., Choi, H., and Bae, J. (2016). Fabrication of electrically conductive substrates using copper nanoparticles-deposited carbon black. Journal of Composite Materials, 51(18), 2597-2605. doi:10.1177/0021998316674266
• Meng, D. R., Wang, L. M., Zhang, J. G., Hu, Q., Wang, L. G., and Li, C. F. (2017). Process and Properties of Ultrafine Silver-Coated Electrolytic Copper Powders. Materials Science Forum, 898, 898-907. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.898.898
• Mutlu, İ. (2011). Toz metalurjisi yöntemiyle elde edilen gözenekli martenzitik paslanmaz çeliğin mikroyapısı ve mekanik özellikler. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Nadkarni, A., Synk, E., Gilman, P., Benjamin, J., Mills, K., Davis, J., . . . Sanders, B. J. P. M. A., Metals Park.—OH. (1984). Metals handbook.
• Nystrom, W. A. in New Perspectives in Powder Metallurgy (P. W. Taube-nblat Ed. Vol. 7). Princeton, NJ: Metal Powder Industries Federation.
• Perelaer, B. J., de Laat, A. W. M., Hendriks, C. E., and Schubert, U. S. (2008). Inkjet-printed silver tracks: low temperature curing and thermal stability investigation. Journal of Materials Chemistry, 18(27). doi:10.1039/b720032c
• Rudnik, E., and Jucha, T. (2013). Electroless and electrolytic deposition of Co–SiC composite coatings on aluminum. Surface and Coatings Technology, 232, 389-395. doi:10.1016/j.surfcoat.2013.05.040
• Shen, Y., Lattari, P., Gardner, J., and Wiegard, H. J. A. I. M. P., OH. (1990). ASM Metals Handbook (Vol. 2).