Influence of Process Parameters on Mechanical Properties of Nanoparticulate Coatings

Abstract

Die Erzeugung dünner partikulärer Schichten, die mit einem Filmziehgerät auf feste Edelstahl-Substrate aufgetragen wurden, wurde untersucht. Die hierfür verwendeten pyrogenen Al 2 O 3 -Nanopartikel (x 50 = 139 nm) wurden mit einer Dreiwalze in Wasser dispergiert. Mittels Nanoindentation wurde der Einfluss der Spalthöhe und der Trocknungstemperatur auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Wobei insbesondere auch die Methodenetablierung der Nanoindentation für dünne partikuläre Schichten diskutiert wird. Die Nanoindentation zeigte sich als eine leistungsfähige Methode, um die mechanischen Eigenschaften dieser Schichten zu untersuchen. Der Substrateinfluss konnte für Schichtdicken größer 10 lm oder sehr geringe Indentationstiefen ausgeschlossen werden.The production of thin particulate films on stainless-steel substrates using a doctor knife is investigated. The used Al 2 O 3 nanoparticles (x 50 = 139 nm) were dispersed with a three-roller mill. Using nanoindentation the influence of gap width and drying temperature on the mechanical properties is investigated. In particular the establishment of nanoindentation routines for particulate thin films is discussed. Nanoindentation appears to be an efficient method for analyzing mechanical properties of said thin coatings. The influence of the substrate is excluded for coat thicknesses greater than 10 lm or small indentation dents while the coating's surface roughness influences the analysis routine of the nanoindentation. Abbildung 6. Verhältnis plastische und elastische Verformungsarbeit W plas /W elas in Abhängigkeit der Indenttiefe d für verschiedene Spalthöhen H Spalt . Abbildung 7. Indentationkraft F als Funktion der Indenttiefe d für zwei verschiedene Spalthöhen H Spalt . Abbildung 8. Einfluss der Trocknungstemperatur T Trocknung auf die maximale Indentationskraft F max bei konstanter Ziehgeschwindigkeit v Ziehgesch dargestellt über die Indenttiefe d.Abbildung 9. Einfluss der Trocknungstemperatur T Trocknung auf das Verhältnis der plastischen und elastischen Verformungsarbeit W plas /W elas .

The Influence of Different Post‐Drying Procedures on Remaining Water Content and Physical and Electrochemical Properties of Lithium‐Ion Batteries

“…All samples were then compressed force‐controlled until the determined maximal force was reached. For each sample, 80 measuring points were applied with a compression rate of 2.8 mN s −1 during loading and unloading (for more details and complete procedure, see Barth et al, Fischer‐Cripps and Bockholt). With the resulting force‐displacement‐diagrams, the different types of deformation work (plastic ( W pl ), elastic ( W el ), and total ( W tot ) deformation work with W tot = W el + W pl ) and their relations was calculated.…”

Process and Formulation Strategies to Improve Adhesion of Nanoparticulate Coatings on Stainless Steel

“…= 150 nm). For statistic reasons, the measurement was repeated 40 times per sample to approach a constant value for the standard deviation of the measurement, as it was already established in other preliminary works [4,21,22]. The mean maximal force was related to the theoretical contact area of the tip to calculate the hardness.…”

Enhancement of the Mechanical Properties of Nanoparticulate Thin Coatings via Surface Modification and Cross‐Linking Additive

“…Since process and formulation parameters have a strong influence on product properties, intensive research on the underlying interrelations has been conducted previously in our group [3][4][5][6][7]. A number of dependencies between the disperse phase in the formulation and the coating properties were identified regarding the effect of particle size distribution, solids content as well as type of particle synthesis [4,6,7].…”