Дисертації з теми "Composite electrochemical coatings"

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to development of the technology of composite electrochemical coatings based on copper and nickel, reinforced nanoscale aluminium. The method of chemical dispersion to produce a hydrosol of corundum Al2O3 is proposed. Electrochemical processes regularities of the copper and nickel composite coatings deposition have established. The influence of a dispersed phase concentration in electrolytes-suspensions on the physico-mechanical properties of materials, such as microhardness, tensile strength and yield strength, has detected. It has shown the resulting composites have higher strength at sufficiently low concentrations in the Al₂O₃-electrolyte (1-2 g/dm³) compared with samples obtained by the introduction of the coarse-dispersion aluminium electrolyte. The influence of the corundum content on the composition and morphology of coatings has been found experimentally. The electron microscopy results detects to a continuation of a crystal lattice. The results of atomic force microscopy have allowed to determine the crystallite size and evaluate the topography of the surface. The flowchart of the electrochemical formation of Cu-Al₂O₃ and Ni-Al₂O₃ composites are proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці технології композиційних електрохімічних покриттів на основі міді та нікелю, армованих нанорозмірним оксидом алюмінію. Запропоновано технологічну схему формування композитів Cu-Al₂O₃ та Ni-Al₂O₃. Запропоновано метод хімічного диспергування корунду з отриманням гідрозолю Al₂O₃. Встановлено закономірності електрохімічних процесів осадження мідних та нікелевих композиційних покриттів. Визначено вплив концентрації дисперсної фази в електролітах-суспензіях на фізико-механічні властивості матеріалів, такі як мікротвердість, межа міцності та межа текучості. Встановлено, що отримані композити мають значно вищий рівень міцності при досить низьких концентраціях Al₂O₃ в електроліті (1-2 г/дм³), у порівнянні зі зразками, отриманими з додаванням грубодисперсного оксиду алюмінію. Результати атомносилової мікроскопії дозволили визначити розмір кристалітів та оцінити топографію поверхні покриттів, встановлено вплив вмісту корунду на склад та морфологію покриттів, а результати електронної мікроскопії вказують на збереження кристалічної гратки.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Kharkiv, 2016. Dissertation is devoted to development of the technology of composite electrochemical coatings based on copper and nickel, reinforced nanoscale aluminium. The method of chemical dispersion to produce a hydrosol of corundum Al2O3 is proposed. Electrochemical processes regularities of the copper and nickel composite coatings deposition have established. The influence of a dispersed phase concentration in electrolytes-suspensions on the physico-mechanical properties of materials, such as microhardness, tensile strength and yield strength, has detected. It has shown the resulting composites have higher strength at sufficiently low concentrations in the Al₂O₃-electrolyte (1-2 g/dm³) compared with samples obtained by the introduction of the coarse-dispersion aluminium electrolyte. The influence of the corundum content on the composition and morphology of coatings has been found experimentally. The electron microscopy results detects to a continuation of a crystal lattice. The results of atomic force microscopy have allowed to determine the crystallite size and evaluate the topography of the surface. The flowchart of the electrochemical formation of Cu-Al₂O₃ and Ni-Al₂O₃ composites are proposed.

Des revêtements anticorrosion de zinc et d'aluminium ont été développés respectivement par des techniques de pulvérisation à froid à haute pression et à basse pression. Pour les revêtements de zinc, la dépendance de la température de pulvérisation sur l'épaisseur a été analysée et la température critique de dépôt a été trouvée à 230°C. Des variations de pression de 2 MPa, 2,5 MPa et 3 MPa à température constante 290 °C ont montré la valeur d'épaisseur de couche plus élevée à 2 MPa. Il a été également confirmé que l'épaisseur du revêtement à tendance à diminuer avec la pression. Le taux d'alimentation en poudre ainsi que la distance de pulvérisation ont également été considérés comme des paramètres influençant l'épaisseur. Les conditions optimales de projection ont été trouvées pour 3 rps et 30 mm, respectivement. Enfin, la température et la pression du gaz ont été optimisées par le plan d’experience dit de Doehlert. Leurs influences sur la qualité du revêtement de zinc ont été discutées en termes de microstructure, de porosité, d'épaisseur et de résistance à la corrosion. Une porosité maximale de 4,2% a été atteinte avec la pression la plus élevée et avec une température modérée (260 ° C < T < 300 ° C). Ces conditions favorisait l'érosion du substrat et la faible déformation des particules lors de l'impact. Deux conditions optimales ont ainsi été trouvées: 320 ° C – 2,5 MPa et 260 ° C – 2,5 MPa. Des expériences électrochimiques macroscopiques et locales ont été ensuite réalisées. Une résistance à la corrosion plus élevée a été détectée pour la condition 320 ° C – 2,5 MPa. Les revêtements étaient alors suffisamment épais pour protéger le substrat et le mécanisme de corrosion était liée au comportement des couches d'hydroxyde et d'oxyde de Zn. Il est a noter que la rugosité du revêtement devra être pour réduire l'amorçage de la corrosion. Pour les revêtements d'aluminium, les paramètres de déposition optimaux ont été trouvés à 400 ° C / 0,65 MPa. Des particules de céramique ont été ajoutées pour densifier le revêtement permettant une réduction de porosité de 8% à 6,4%. Un traitement de surface par laser a été ensuite effectué. Dans ce travail, la puissance du laser s’est révelée insuffisante pour atteindre le point de fusion de l’aluminium, cependant, la dureté des revêtement a pu être modifée. Les résultats ont montré une augmentation de la microdureté des revêtements de 5% avec l'ajout de particules céramiques tandis qu’une réduction de dureté de 39% et 35% a été mesurée sur le revêtement en aluminium pur et composite respecitvement. La diminution de dureté lors le traitement au laser a été attribuée au recuit de surface, à la libération de contraintes internes et à une possible recristallisation locale. Enfin, les caractérisations électrochimiques ont montré une résistance à la corrosion plus élevée pour les revêtements composites céramiques que l'aluminium pur et les revêtements traités au laser
Anticorrosion coatings of Zinc and Aluminium were developed by high pressure and low-pressure Cold Spray techniques, respectively. For Zinc coatings, the dependence of spraying temperature on thickness has been analyzed and the critical temperature of deposition was found at 230 oC. For lower temperatures, the coating was considerably thinner. Dependence of thickness on pressure variation 2 MPa, 2,5 MPa and 3 MPa at constant temperature 290 oC has shown the highest thickness value at 2 MPa. It was confirmed that the coating thickness tends to decrease with the pressure rise. The powder feeding rate as well as the spraying distance were also considered to influence the thickness. The optimal conditions were found for 3ps and 30 mm, respectively. Finally, the gas temperature and pressure were optimized by a Doehlert uniform shell design. Their influences on the zinc coating quality were discussed in terms of microstructure, porosity, thickness, and corrosion resistance. A maximum porosity of 4.2% was reached with the highest pressure and with a moderate temperature (260 °C < T < 300 °C). These conditions promoted erosion of the substrate and a lower accommodation of particles at the impact. Thicker coatings were obtained at higher temperatures because of better particle straining. Two optimal conditions were then identified: 320 °C–2.5 MPa and 260 °C–2.5 MPa. Macroscopic and local electrochemical experiments were performed. Higher corrosion resistance was detected for the condition 320 °C–2.5 MPa. Coatings were enough thick to protect the substrate and the corrosion mechanism was driven by the classical Zn hydroxide and oxide layers. Note that the coating roughness may be optimized later to reduce the corrosion initiation. For aluminum coatings deposited by a low-pressure cold spray method, the optimal spraying parameters according to deposition efficiency were found at 400 °C /0.65 MPa. Ceramic particles were added to densify the coating and allowed to reduce porosity from 8% to 6.4%. Instead of ceramic particle addition, laser surface treatment was performed after coating design. Laser power was not enough high to reach the surface melting, however, the coating microhardness was modified. Results showed a microhardness increase of coatings of 5% with the addition of hard particles whereas the microhardness decreased after the post-heat treatment (pure aluminum coating reduction of 39% and for composite coating 35%). The hardness reduction during the laser treatment was attributed to surface annealing and the release of internal stresses and possible recrystallization with the subsequent grain growth. Finally, the results of the electrochemical investigations showed higher corrosion resistance of ceramic composite coatings than both pure aluminum and laser-treated coatings

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних процесів в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів. Висунуто і експериментально доведено гіпотезу про можливість керування природою електрохімічних процесів, за участю іонів молібдену (VI) та вольфраму (VI), пов'язана з досягненнями в дослідженні стану форм їх іонів у водних розчинах. Доведено вплив природи оксоаніону молібдену на кінетику катодних процесів в комплексних електролітах в широкому діапазоні рН: аміачно-пірофосфатний (рН>7) та аміачно-трилонатний (рН<7). Розвинуті уявлення про керований вплив формою оксоаніонів молібдену на поляризацію катодного процесу для зміни лімітуючої стадії. Підтверджено, що катодні процеси при осадженні сплаву Со-Мо включають відновлення оксоаніонів молібдену за рахунок не тільки електрохімічної стадії, але за участю окисно-відновних реакцій, де відновниками виступають продукти суміщених електродних реакцій – кобальт та адсорбований водень. Визначено вплив складу електролітів, та параметрів електролізу на функціональні властивості покриттів (корозійну стійкість, мікротвердість, каталітичну активність в реакції конверсії СО та електрохімічного виділення вод-ню). Експериментально опрацьовано склади електролітів для створення конверсійних покриттів на поверхнях срібла та сплаві Д16. Доведено, що зміна рН в електроліті наповнення анодно-оксидних покриттів на сплаві Д16 змінює форму оксоаніонів і підвищує корозійну стійкість системи. Встановлено, що зі збільшенням концентрації тіосульфату потенціал срібла зсувається в бік негатив-них значень за рахунок утворення [Ag(S2O3)n](2n+1)-, що дає можливість перебігу окисно-відновних реакцій за участю іонів вольфраму та срібла. Застосування пасиватора поверхні срібла на основі вольфрамату в 2 рази ефективніше пасиватора на основі хромату. Одержано каталізатор Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn, який відзначається високою активністю конверсії СО (до 95% при 420 °C). Анодно-оксидні покриття на ОТ4-0, що містять сполуки молібдену демонструють зниження провідності та термостійкість анодного шару. Оксидні покриття, що сформовані з молібденвмісного електроліту на сталі 08Х18Н10, мають електричний опір ізоляції 2,6·1010…3,6·1010 Ом. Ефективність наукового доробку доведена позитивними результатами лабораторно-промислових випробувань та впровадження.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2019. The dissertation is devoted to the development of scientific principles of electro-chemical processes in the technology of functional molybdenum and tungsten-containing coatings. The hypothesis of the possibility of controlling the nature of electrochemical processes, with the participation of molybdenum (VI) ions and tungsten (VI) associated with the achievements in the study of the state of the forms of their ions in aqueous solutions is formed and experimentally proved. The influence of the nature of molybdenum oxyanion on the kinetics of cathode processes in complex electrolytes within a wide range of pH: ammonium pyrophosphate (pH> 7) and ammonia-trilonate (pH <7) is proved. The understanding of the controlled influence with the form of molybdenum oxoanions on the polarization of the cathode process for the change of the limiting stage is developed. It has been confirmed that the cathode processes in the precipitation of the Co-Mo alloy include the restoration of molybdenum oxoanions due to not only the electrochemical stage but with the participation of oxi-dation-reduction reactions in which the reduction products are those of combined electrode reactions - cobalt and adsorbed hydrogen. The influence of the electrolytes composition and electrolysis parameters on functional properties of coatings (corrosion resistance, microhardness, catalytic activity in the reaction of CO conversion and electrochemical hydrogen release) is determined. The compositions of electrolytes are treated experimentally to create conversion coatings on silver surfaces and D16 alloy. It is proved that the change of pH in the electrolyte of the anode-oxide coating on the D16 alloy changes the form of oxoanions and increases the corrosion re-sistance of the system. It is established that with the thiosulfate concentration in-crease, the silver potential moves toward negative values due to the formation of [Ag(S2O3)n](2n+1)-, which allows the process of oxidation-reduction reactions involv-ing tungsten and silver polyanions. The use of a silver surface tester on the basis of tungstate is 2 times more efficient than a chromate-based passivator. A catalyst is obtained for the Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn composition, which is characterized by high conversion activity of CO (up to 95% at 420 °C). Anodic oxide coatings on OT4-0 containing molybdenum compounds exhibit suppressed conductivity and heat resistance of the anode layer. The oxide coatings formed from the molybdenum-containing electrolyte on a steel 08Х18Н10 have an electrical resistance of 2.6·1010…3.6·1010 Ω. The effectiveness of scientific study is proved by the positive results of laboratory and industrial testing and implementation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено розробці наукових основ електрохімічних процесів в технології функціональних молібден- та вольфрамвмісних покриттів. Висунуто і експериментально доведено гіпотезу про можливість керування природою електрохімічних процесів, за участю іонів молібдену (VI) та вольфраму (VI), пов'язана з досягненнями в дослідженні стану форм їх іонів у водних розчинах. Доведено вплив природи оксоаніону молібдену на кінетику катодних процесів в комплексних електролітах в широкому діапазоні рН: аміачно-пірофосфатний (рН>7) та аміачно-трилонатний (рН<7). Розвинуті уявлення про керований вплив формою оксоаніонів молібдену на поляризацію катодного процесу для зміни лімітуючої стадії. Підтверджено, що катодні процеси при осадженні сплаву Со-Мо включають відновлення оксоаніонів молібдену за рахунок не тільки електрохімічної стадії, але за участю окисно-відновних реакцій, де відновниками виступають продукти суміщених електродних реакцій – кобальт та адсорбований водень. Визначено вплив складу електролітів, та параметрів електролізу на функціональні властивості покриттів (корозійну стійкість, мікротвердість, каталітичну активність в реакції конверсії СО та електрохімічного виділення вод-ню). Експериментально опрацьовано склади електролітів для створення конверсійних покриттів на поверхнях срібла та сплаві Д16. Доведено, що зміна рН в електроліті наповнення анодно-оксидних покриттів на сплаві Д16 змінює форму оксоаніонів і підвищує корозійну стійкість системи. Встановлено, що зі збільшенням концентрації тіосульфату потенціал срібла зсувається в бік негатив-них значень за рахунок утворення [Ag(S2O3)n](2n+1)-, що дає можливість перебігу окисно-відновних реакцій за участю іонів вольфраму та срібла. Застосування пасиватора поверхні срібла на основі вольфрамату в 2 рази ефективніше пасиватора на основі хромату. Одержано каталізатор Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn, який відзначається високою активністю конверсії СО (до 95% при 420 °C). Анодно-оксидні покриття на ОТ4-0, що містять сполуки молібдену демонструють зниження провідності та термостійкість анодного шару. Оксидні покриття, що сформовані з молібденвмісного електроліту на сталі 08Х18Н10, мають електричний опір ізоляції 2,6·1010…3,6·1010 Ом. Ефективність наукового доробку доведена позитивними результатами лабораторно-промислових випробувань та впровадження.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.17.03 – Technical Electrochemistry. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2019. The dissertation is devoted to the development of scientific principles of electro-chemical processes in the technology of functional molybdenum and tungsten-containing coatings. The hypothesis of the possibility of controlling the nature of electrochemical processes, with the participation of molybdenum (VI) ions and tungsten (VI) associated with the achievements in the study of the state of the forms of their ions in aqueous solutions is formed and experimentally proved. The influence of the nature of molybdenum oxyanion on the kinetics of cathode processes in complex electrolytes within a wide range of pH: ammonium pyrophosphate (pH> 7) and ammonia-trilonate (pH <7) is proved. The understanding of the controlled influence with the form of molybdenum oxoanions on the polarization of the cathode process for the change of the limiting stage is developed. It has been confirmed that the cathode processes in the precipitation of the Co-Mo alloy include the restoration of molybdenum oxoanions due to not only the electrochemical stage but with the participation of oxi-dation-reduction reactions in which the reduction products are those of combined electrode reactions - cobalt and adsorbed hydrogen. The influence of the electrolytes composition and electrolysis parameters on functional properties of coatings (corrosion resistance, microhardness, catalytic activity in the reaction of CO conversion and electrochemical hydrogen release) is determined. The compositions of electrolytes are treated experimentally to create conversion coatings on silver surfaces and D16 alloy. It is proved that the change of pH in the electrolyte of the anode-oxide coating on the D16 alloy changes the form of oxoanions and increases the corrosion re-sistance of the system. It is established that with the thiosulfate concentration in-crease, the silver potential moves toward negative values due to the formation of [Ag(S2O3)n](2n+1)-, which allows the process of oxidation-reduction reactions involv-ing tungsten and silver polyanions. The use of a silver surface tester on the basis of tungstate is 2 times more efficient than a chromate-based passivator. A catalyst is obtained for the Ti|TiOx·WOp·CeOy·ZrOz·CuOn composition, which is characterized by high conversion activity of CO (up to 95% at 420 °C). Anodic oxide coatings on OT4-0 containing molybdenum compounds exhibit suppressed conductivity and heat resistance of the anode layer. The oxide coatings formed from the molybdenum-containing electrolyte on a steel 08Х18Н10 have an electrical resistance of 2.6·1010…3.6·1010 Ω. The effectiveness of scientific study is proved by the positive results of laboratory and industrial testing and implementation.

碩士
國立中央大學
機械工程學系
105
Nanocomposite coatings with electrochemical exfoliating graphene as a filler are developed to enhance the corrosion protection on metal substrates. Polyurethane and epoxy were used in this study. Using simple method to produce electrochemical exfoliating graphene (EC-Graphene) into polymer matrix. EC-Graphene was used because it has a low production cost, easy to produce and environmentally friendly. Large and small flake size graphene were explored to improve the corrosion resistance of composites. EC-Graphene flakes of two different average sizes (large: 13.35 µm2 and small: 2.87µm2) were prepared by a probe tip sonicator. The composites were prepared with varying content of graphene and the electrochemical measurement was conducted in sodium chloride solution. The results show that EC-Graphene has a good dispersion either in polyurethane or epoxy matrix. And also it can be coated on the metal surfaces such as copper and carbon steel. All filler could enhance the corrosion resistance of the composites. Hence we found that EC-Graphene with a large flakes size superior to EC-Graphene with a small flakes size. In low concentration of sodium chloride (0.1 M), adding 0.5 wt% large EC-Graphene into polyurethane can lower the corrosion rate to 4.0×10-4mm/year which is much better than the pure polyurethane. While for epoxy, the lowest corrosion rate was achieved within adding 0.75 wt% of large graphene with the value 2.3×10-5 mm/year. For the application of coating system, we also tested stacking Epoxy/Polyurethane/ EC-Graphene composite coatings in 3.5 wt% NaCl. Coating used layer by layer system with Epoxy/ EC-Graphene as base coat or primer coat and Polyurethane/ EC-Graphene as outer coat coated on carbon steel. We could obtain the corrosion value up to 1.81×10-5 mm/year. Furthermore, the facile and ecofriendly method would be promising process fabricating graphene-based nanocomposites and develop their application in the anticorrosion field.

Anodisation is a surface treatment process, commonly used to form a protective oxide coating on the surface of metals like aluminium. Anodised coatings, being grown out of the base metal have excellent interface strength but are porous and brittle. Porosity of the coating reduces the hardness and the brittle nature of the oxide induces cracking. In practice, the pores are typically filled with organic dye and sealed. Under certain controlled electrochemical conditions, anodisation results in a highly ordered hexagonal porous structure in pure aluminium. In this work, we explore the possibility of using this ordered porous alumina to form a novel metal nanocomposite as a tribological coating. By optimizing the nonporous structure and tuning the electrodeposition process, we uniformly filled the ordered pores with copper. We have measured the hardness of the resulting ordered and aligned nanocomposite. We explore the possibility of using this composite coating for tribological applications by carrying out some preliminary reciprocating wear test. Ordered porous alumina layer is formed by a two-step anodisation process. By optimizing the anodisation conditions, we control the thickness of the coating and the pore size. The interface of the porous structure and aluminium substrate is defined by a non-conducting dense barrier oxide layer. However, to deposit metal into the pores, a conducting path should be established through the barrier layer. One possibility is to etch out the bottom of the pores at the cost of the interface strength and losing out on the main advantage of anodised coatings. To be able to fill metal without this sacrifice, we utilised the dendritic structure in the barrier layer formed by a step-wise reduction of voltage towards the end of anodisation process. Optimisation of this dendritic structure led to uniform deposition of metal into pores, achieved by pulsed electrodeposition. In pulse lectrodeposition, a positive pulse is applied to remove accumulated charge near to the bottom of pores, followed by a negative pulse to deposit metal and a delay to allow diffusion of ions. By optimising the pulse shape and duration, we have achieved uniform growth of metal into pores. Further, monitoring the deposition current helped us to identify and control different phases of growth of the nanowire. The properties of the porous alumina and the nanocomposite were measured by nanoindentation. The deformation characteristics were obtained by observing the indents in a FE-SEM. We find that dendritic modification of interface has very little effect on the hardness of the porous alumina layer. We also found that the porous alumina deformed either by compaction or by forming circumferential and radial cracks. When copper is filled in the nano pores, the hardness increased by 50% and no circumferential cracks were found up to the load of 10 mN for a film thickness of about 1 µm. Coefficient of friction of the coating reciprocated against steel in dry condition is found to be around 0.4. Minimal wear was observed from the SEM images of wear track. In summary, a novel nanocomposite coating with ordered porous alumina as matrix embedded with aligned metal nano rods has been developed. This was achieved by optimally modifying the barrier layer without sacrificing the interfacial strength. Uniform coating has been achieved over an area of 10 mm x 10 mm. The coating is found to have high hardness and high wear resistance.

碩士
國立高雄應用科技大學
模具工程系
106
This study aimed to fabricate a sliver/collagen-composite coating on titanium and nitinol by micro-arc oxidation followed by electrochemical deposition. The effects of electrochemical-deposition voltage, duration and electrolyte concentration on the composition of the coating were investigated. Results indicated that a long deposition duration and high voltage resulted in high amounts of silver on the titanium oxide surface. In addition, silver grew into a dendritic structure under long deposition duration. Addition of collagen into electrolyte was beneficial to uniformly disperse the deposited silver particles. However, in the collagen containing electrolyte, long deposition duration and high collagen concentration caused silver particles to agglomerate. The agglomerates comprised sliver and collagen identified by Fourier-transform infrared spectrometer and x-ray diffraction spectroscopy. Furthermore, collagen in the electrolyte inhibited the silver deposition rate. The effect of deposition parameters on silver deposition rate is similar when applying electrochemical deposition on titanium and nitinol. Increasing the thickness of titanium oxide on the surface of nitinol decreased the silver deposition rate. The deposited silver particles not only covered the surface of the oxide layer but also existed in the pores inside the oxide layer observed by cross-sectional transmission electron microscopy.

碩士
逢甲大學
紡織工程研究所
82
The primary concern of this paper is the modification of composites to introduce a polymer interlayer between fiber and matrix by electrochemical copolymerization technique, expecting to improve the impact strength and interlaminar shear strength of carbon fiber/epoxy composites by the polymer interlayer. The physical and chemical property of polymer interlayer can be controlled by electrochemical copoloymerization system.Microbond technique has been applied to measure the interfacial shear strength(τ).In order to make the pull-out measurement property, the length of embedded fiber must be controlled between 40 to 150um. τ of Acrylonitrile/Methyl acrylate and Glycidyl acrylate / Methyl acrylate coated fiber have improvement compared to the uncoated fiber. Experimental result show that Acrylonitrile / Methyl acrylate copolymer interlayer improve the impact strength of composites clearly, but can't increase the interlaminar shear strength simultaneously. Glycidyl / Methyl acrylate copolymer interlayer can improve the impact strength and interlaminar shear strength simultaneously. Furthermore, this study combine electrochemical copolymerization technique and the concept of intermittence to introduce Glycidle acrylate / Methyl acrylate interlayer intermittently on fiber and the impact strength and interlaminar shear strength of composites from these coated fibers were examined. Intermittent coating interlayer can increase the impact strength of composites and maintain the interlaminar shear strength. The interlayer of 50% coating can increase 16% impact strength of composites. Therefore,it is very useful that controlling the physical and chemical property of interlayer by electrochemical copolymerization technique to improve mechanical property of composites.

Philosophiae Doctor - PhD
Polyamic acid-polypyrrole (PAA/PPy) composite films were prepared and characterised for the use as conducting platforms in the design of biosensor systems. The thin films were synthesised by electrochemical method from a solution containing controlled molar ratio of chemically synthesised polyamic acid (PAA) and pyrrole monomer. Homogenous films were obtained incorporating PAA into electropolymerised polypyrrole (PPy) thin film. The concentration of PAA (1.37 × 10-6 M) was kept fixed throughout the composite ratio analysis, whilst the concentration of PPy was varied from 1.9 × 10-3 M to 9.9 × 10-3 M. The PAA/PPy thin films were electrodeposited at a glassy carbon electrode (GCE) and characterised using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, Atomic Force microscopy (AFM), Scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical (CV, SWV) techniques. The composition that best represented the homogenous incorporation of PAA into PPy matrix was observed at a PAA/PPy ratio of 1: 4.13 × 10-3. This composite was observed to have two sets of coupled peaks with formal potential 99 mV and 567 mV respectively. The De determined from cyclic voltammetry using the anodic peak currents were found to be twice as high (5.82 × 10-4 cm2/s) as the De calculated using the cathodic peak currents (2.60 × 10-4 cm2/s), indicating that the composite favours anodic electron mobility. Surface morphology and spectroscopy data support the formation of a homogenous polymer blend at the synthesis ratio represented by composite 3. For the construction of a biosensor the spectroscopic and electrochemical properties of the enzyme, luciferase and the analytes i.e naphthalene and fluoranthene were evaluated. Fluorescence spectroscopy studies were carried out to characterize the enzyme’s bioluminescence response in PBS at pH 7. Luciferase showed an absorption peak at 340 nm. The bioluminescence properties of the enzyme with the analytes were explored by fluorescence spectroscopy. The emmision peak at 340 nm gradually decreased as the concentration of each analyte was increased respectively.