CH666289A5

CH666289A5 - Zubereitung fuer eine elektrolytische abscheidung.

Info

Publication number: CH666289A5
Application number: CH5592/84A
Authority: CH
Inventors: Richard Kenneth Elton; William Robert Jun Schutz
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-22
Publication date: 1988-07-15
Also published as: IT8423594A0; FR2555598B1; US4533694A; GB2150145A; DE3440928A1; DE3440928C2; FR2555598A1; GB8426183D0; GB2150145B; IT1177210B; JPS60144375A; JPH064793B2; KR930004730B1; IT8423594A1; KR850003559A

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet der elektrophoretischen Abscheidung und befasst sich insbesondere mit einer neuen, Glimmer enthaltenden Zubereitung, die eine besondere Brauchbarkeit für die Herstellung von isolierenden Überzügen auf elektrischen Leitern aufweist.

Diese Erfindung ist mit der US-PS 4 615 778 verwandt, die ein neues Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von glimmerhaltigen Überzügen auf metallischen Drähten, Stäben und anderen elektrischen Leitern offenbart und beansprucht.

Die Verbindungen in einer kleinen Dynamomaschine sind durch die Längen der blanken Kupferdrähte, welche die Statorspulen in elektrischen Motoren verbinden, charakterisiert. Die Isolierung dieser kleinen Verbindungen wird gewöhnlich durch Aufbringen eines glimmerhaltigen Isolierbands bewerkstelligt, nachdem die Verbindungen aus einigen Drahtlitzen hergestellt und miteinander, beispielsweise durch Hartlöten, vereinigt worden sind. Weil in vielen Fällen die vorliegende Verbindung nur mehrere Zentimeter (inches) lang ist, eine irreguläre Geometrie aufweist und in einem zusammengedrängten Teil der Maschine angeordnet ist, muss die Isolierung normalerweise manuell aufgebracht werden, was ein sehr langwieriges und umständliches Verfahren ist.

Bei grösseren Maschinen, wie Wasserkraft- oder Dampfturbinen-Generatoren werden die Verbindungen oftmals unter Verwendung von grossen Kupferrohren oder Stäben hergestellt. Diese verbindenden Teile können vor dem Einbau mit Band umwickelt und imprägniert werden. In jedem Fall muss jedoch wegen der vorhandenen irregulären Formen der grösste Teil oder die gesamte Arbeit von Hand durchgeführt werden.

Eine Arbeitsweise, bei der eine solche Isolierung ohne die Notwendigkeit einer Bandwicklung aufgebracht werden 5 könnte, wäre daher für die Herstellung einer dynamo elektrischen Einrichtung von grossem Vorteil. Ausser den offensichtlichen Ersparnissen an Arbeit und Zeit würden die Materialkosten wesentlich reduziert werden, da die Herstellung von Isolierband unter Einbeziehung einer Glimmerpapierher-io Stellung, einer Laminierung usw. vermieden würde. Ferner würde auch anstelle des für die Bandherstellung benötigten flüssig-gespaltenen oder calcinierten Glimmers ein weniger kostspieliger, nass gemahlener Glimmer eingesetzt werden.

Bisher war die elektrolytische Abscheidung von Glimmer 15 ein anerkanntes Mittel zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs oder einer elektrisch isolierenden Schicht. So beschreibt die US-PS 4 058 444 ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Isolierung für Spulen von Rotationsmaschinen, wobei Glimmer und ein Wasserdispersionstränklack 20 in einer Formulierung für ein Überzugsbad verwendet werden. Andere Patentschriften beschreiben die elektrophoreti-sche Abscheidung von Glimmer durch die Verwendung von Wasserdispersionsharzen in ähnlicher Weise, um die abgeschiedenen Glimmerteilchen zu binden. Die JP-PSen 25 77 126 438,81 05 868 und 81 05 867 sind auf entsprechende Verfahren abgestellt, jedoch offenbart keine dieser Patentschriften die elektrolytische Abscheidung von Glimmer auf elektrische Leiter in situ.

Die DE-PS 1 018 088 beschreibt die Verwendung von 30 elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer für isolierende elektrische Verbindungen und gibt eine Formulierung eines Beschichtungsbades an, das extrem feinzerteilten Glimmer [< 1 Jim (< 1 Mikron)] enthält. Ausserdem wird die Möglichkeit der Verwendung einer Siliconharz-Emulsion zur Unter-35 Stützung der Bindung der Glimmerflocken miteinander erwähnt.

Weiterhin werden in der Patentliteratur andere Aufbringungsmöglichkeiten für elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer erwähnt, welche die Verwendung eines Bindemittels, ent-4o weder in der Form einer Wasserdispersion eines Polymeren oder einer wässerigen Emulsion einbeziehen. Zu beschichtende Gegenstände, wie Drähte, Platten und perforierte Platten, werden erwähnt.

Keines dieser Verfahren des Standes der Technik hat sich 45 jedoch als zufriedenstellend genug erwiesen, um die manuelle Arbeitsweise mit allen ihren Nachteilen zu verdrängen. Ein Grund besteht darin, dass die Überzugszubereitungen nicht imstande sind, den bei der Herstellung vorherrschenden Bedingungen zu widerstehen, und sich beim Rühren oder so beim Stehenlassen für längere Zeiträume zusammenballen oder koagulieren. Weiterhin führen die bisher verwendeten Emulsionen und Dispersionen zu Überzügen, welche insbesondere auf irregulär geformten Leitersubstraten keine einheitlichen Dicken aufweisen, da die verschiedenen Grade der 55 elektrischen Feldstärken entsprechende Variationen in der isolierenden Überzugsdicke hervorrufen.

Die allgemein bekannte, lange bestehende Forderung nach Antwort auf diese Probleme wurde durch keines der in den vorstehend angegebenen Patentschriften oder sonstwo in 60 der Patentliteratur beschriebenen Konzepte offenbart und besteht auch heute noch.

Durch die weiter unten beschriebenen, im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemachten Entdeckungen und Konzepte können die Nachteile des Standes der Technik vermie-65 den und neue Ergebnisse und Vorteile erzielt werden. Weiterhin kann dies realisiert werden, ohne dass Nachteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit oder der Leistungsfähigkeit der Herstellung, oder der Produktqualität, seiner Brauchbarkeit

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und seines Wertes, entstehen.

Das grundlegende neue Konzept besteht darin, sich von der Praxis des Standes der Technik abzuwenden und eine vollkommen verschiedenartige Annäherung an das Problem zu suchen. Im wesentlichen besteht die dieser Erfindung zugrundeliegende Idee darin, das Bindemittel in Lösung in dem flüssigen Träger der Überzugsformulierung zu haben. Es wurde festgestellt, dass, wenn eine derartige Lösung anstelle einer Dispersion oder Emulsion verwendet wird, das Problem der dicken und dünnen Flecken in den elektrolytisch abgeschiedenen Überzügen im wesentlichen eliminiert ist, da durchwegs Überzüge von im wesentlichen einheitlicher Dicke gebildet werden. Offensichtlich ist dies ein Ergebnis des selbstbeschränkenden Effekts, der sich aus der Tatsache ergibt, dass die Abscheidungen auf einem Leiter aus einem Glimmer und ein wasserlösliches Bindemittel enthaltenden Überzugsbad dazu führen, dass das Substrat in steigender Weise passiviert wird, was seinerseits zu einem Abfall der Abscheidungsgeschwindigkeit exponential mit der Zeit führt. Es wurde ferner festgestellt, dass die Abfallkonstante dieses Systems, welche bestimmt, wie rasch sich dieser Effekt entwickelt, durch Variieren der Konzentration des wasserlöslichen Bindemittels und/oder des Elektrolyten in dem Beschichtungsbad gesteuert werden kann. Demzufolge werden Bereiche des Leiters mit hoher Feldstärke beginnen,

einen schwereren Überzug zu akkumulieren als die Bereiche von niedriger Feldstärke, sie werden jedoch auch rascher passiviert. Die Bereiche mit niedriger Feldstärke werden daher fortfahren, einen Überzug bei einer Geschwindigkeit zu erlangen, die bezüglich der höheren Feldstärkenbereiche grösser ist, mit der Konsequenz, dass durchwegs eine stark verbesserte Gleichmässigkeit der Überzugsdicke erzielt wird.

Bei der praktischen Durchführung dieser Entdeckungen und Konzepte wurden elektrolytisch abgeschiedene Überzüge mit einer Dicke von 1270 jxm (50 mil) oder einer grösseren Dicke von glimmerhaltiger Isolierung auf den Leitersubstraten erzielt, wobei diese Überzüge trotz der Variationen der Substratgeometrie von durchwegs im wesentlichen gleichmäs-siger Dicke waren.

Ganz allgemein gesagt ist die vorliegende Erfindung eine Zubereitung für eine elektrolytische Abscheidung, die im wesentlichen aus 5 bis 35% teilchenförmigem Glimmer, 0,2 bis 2% wasserlöslichem Harzbindemittel, berechnet als Harzfeststoffe, 0,001 bis 0,20% eines Elektrolyts und einem polaren Lösungsmittel als Rest, besteht. Bevorzugterweise sollte der Bereich von Glimmer in der Formulierung von 10 bis 16%, das Harzbindemittel von 0,5 bis 1,5%, der Elektrolyt von 0,002 bis 0,05% liegen, wobei das Lösungsmittel den Rest ausmacht, und diese Prozentsätze sollten, genau wie die anderen in dieser Beschreibung angegebenen Prozentsätze, alle auf das Gewicht bezogen sein.

Komponente

Gesamtbereich

Bevorzugter Bereich

Glimmer

Lösliches Harzbindemittel (als Feststoff) Elektrolyt Lösungsmittel

5-35%

0,2-2%

0,001-0,20%

Rest

10-16%

0,5-1,5% 0,002-0,05% Rest lierung wichtig, wobei der bevorzugte Bereich zwischen einer Korngrösse von 0,166 bis 0,015 mm (88 bis 1000 mesh) liegt. Die nachfolgend aufgeführten Materialien wurden zur Herstellung einer Isolierung erfolgreich elektrolytisch 5 abgeschieden:

Nass gemahlener Muskovit mit einer Korngrösse von 0,015 mm (1000 mesh),

nass gemahlener Muskovit mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh),

io nass gemahlener Muskovit mit einer Korngrösse von 0,097 mm (160 mesh),

nass gemahlener Muskovit mit einer Korngrösse von 0,166 mm (88 mesh),

Phlogopit mit einer Korngrösse von 15 0,044 mm (325 mesh),

synthetischer Fluorphlogopit mit einer Korngrösse von 0,015 mm (1000 mesh),

synthetischer Fluorphlogopit mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh).

20 Einige der besten Ergebnisse wurden mit Muskovit mit Korngrössen von 0,166 und 0,044 mm (88 und 325 mesh) erzielt, und es ist möglich, sogar kleine Teilchen bis herab zu 0,015 mm (1000 mesh) zu verwenden. (Die hier angegebenen mesh-Werte entsprechen den US-Standard-Siebgrössen.) 25 Daraus hergestellte Isolierungen haben eine gute Spannungsfestigkeit. Nass gemahlener Muskovit ist erheblich weniger kostspielig als der thermisch hergestellte oder der normalerweise in Isolierbändern verwendete flüssig-zerspal-tene Glimmer. Gewisse Qualitäten von Phlogopit ergeben 3o ebenfalls eine ähnliche beträchtliche Herabsetzung der Kosten.

Die in diesen Formulierungen innerhalb des angegebenen Bereiches verwendeten Bindemittel sind wasserlösliche Harze, insbesondere modifizierte Polyester, die quaternäre 35 Ammoniumsalze enthalten. Beispiele von kommerziellen Produkten, die annehmbar sind, schliessen die nachfolgend aufgeführten Bindemittel ein:

Bindemittel

Bezugsquelle

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Aquanel 600 Aquanel 513 Aquanel 550 Sterling WS79-028 45 Sterling WS-200 Thermelec G-4173 Thermelec G-4221

Schenectady Chemicals Inc. Schenectady Chemicals Inc. Schenectady Chemicals Inc. Sterling Chemicals Sterling Chemicals Ball Chemical Co.

Ball Chemical Co.

Innerhalb der oben für Glimmer angegebenen Bereiche können Formulierungen mit teilchenförmigem Muskovit, Phlogopit oder synthetischem Fluorphlogopit hergestellt werden, obwohl für die meisten Anwendungen Muskovit bevorzugt wird, die elektrolytisch abgeschiedene Glimmerisolierungen liefern. Die Korngrösse (Maschengrösse) des Glimmers ist für die Verleihung von Endeigenschaften (dielektrische Durchschlagfestigkeit, Glimmergehalt, Glätte usw.) der Iso-

Die Verwendung von wasserlöslichen Materialien ist ein 50 Hauptpunkt dieser Erfindung. Wasserlösliche Polyester sind vorteilhaft, da sie ihrer inneren Natur nach für die elektrolytische Abscheidung stabiler sind als die sonst verwendeten Suspensionen oder Dispersionen. Sie weisen eine längere Lagerfähigkeit in Lösung auf, wie dies weiter unten in Beispiel 3 55 vermerkt ist. Eine in hohem Masse signifikante Eigenschaft dieser Harze besteht darin, dass sie zusammen mit dem Glimmer Feststoffe abscheiden. Daher werden, wenn der Glimmer abgeschieden wird, auch Harzfeststoffe abgeschieden und diese dienen dazu, die Glimmerflöckchen miteinander zu vergo binden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der wasserlöslichen Harze besteht darin, dass sie, wenn sie Feststoffe durch elektrolytische Abscheidung ablagern, die Leiteroberfläche allmählich passivieren, was zu einer abnehmenden Geschwin-65 digkeit des Beschichtungsaufbaus führt. Die Abfall-Kon-stante für eine derartige Geschwindigkeit kann leicht gesteuert werden, da sie eine Funktion der Bindemittelkonzentration und/oder der Elektrolytkonzentration ist. Dieser Effekt

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ist zur Erzielung von gleichmässigeren Isolationsdicken sehr signifikant, insbesondere wenn ein Substrat mit einer irregulären Geometrie beschichtet wird. Irreguläre Formen führen gewöhnlich zu ungleichmässigen elektrischen Feldstärken entlang der Oberfläche des Leiters, und demzufolge liefert die elektrolytische Abscheidung normalerweise dickere oder dünnere Überzüge in Bereichen von grösserer beziehungsweise kleinerer Feldstärke. Wenn jedoch wasserlösliche Polymere eingesetzt werden, kann das Ausmass der Variation zwischen diesen Bereichen stark reduziert sein, da die Abscheidungsge-schwindigkeiten in den Bereichen höhere Feldstärke früher beginnen wird abzunehmen, wodurch es den Bereichen mit kleinerer Feldstärke ermöglicht wird, eine schwerere Abscheidung zu erzielen, als sie anderenfalls erfolgen würde. Das nachfolgende Beispiel 4 zeigt diesen Effekt.

Eine wirksame Elektrolytmenge ist ebenfalls wesentlich, um die elektrophoretische Abscheidungsgeschwindigkeit zu steuern. Typischerweise liegt diese Menge im Bereich von 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent der Gesamtzubereitung.

Eine sorgfältige Auswahl des Elektrolyts ist aus mehreren Gründen erforderlich. Daher dürfen Spuren von Elektrolyt in dem getrockneten Überzug das Aushärten des nachfolgend imprägnierten Harzes nicht inhibieren oder stören, der Elektrolyt darf nicht unter Bildung von Gasblasen während der Abscheidung reagieren, und der Elektrolyt darf nicht die Stabilität der Beschichtungsformulierung herabsetzen.

Es wurden viele Elektrolyte untersucht und durch diese Untersuchungen festgestellt, dass man gute Ergebnisse erzielen kann, wenn man Ammoniumnitrat oder Aluminiumacetat verwendet. Andere Elektrolyte, die ebenfalls eingesetzt werden können, schliessen die nachfolgend aufgeführten ein: NaCl; NaHP04; Mg^HaOz^; NazS04; KCl; (NH4>S04; usw.

In den meisten Fällen ist destilliertes oder entionisiertes Wasser sehr willkommen. Ebenso werden auch einige polare Lösungsmittel ausser Wasser gut funktionieren, wie beispielsweise Methanol, Äthanol, oder Mischungen dieser Verbindungen mit Wasser.

Im allgemeinen kann der pH-Wert der Formulierung im Bereich von 5,5 bis 9,0 liegen. Bevorzugterweise sollte der pH-Wert nicht unterhalb von 7,0 liegen. Es wird im allgemeinen nicht gesteuert, jedoch sollte der pH-Wert nicht unterhalb 5,5 fallen, um die Stabilität des Polyester-Bindemittels sicherzustellen.

Die Erfindung wird ferner durch die nachfolgenden Beispiele erläutert, in welchen alle Korngrössen in mm (die mesh-Werte in U.S.-Standard-Siebgrössen) und alle Prozentsätze in Gewichtsprozenten angegeben sind.

Beispiel 1

Eine Formulierung der Überzugszubereitung der vorliegenden Erfindung wurde durch Mischen der nachfolgend angegebenen Bestandteile hergestellt: 5600 g Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngrösse von 0,166 mm (88 mesh), erhältlich von der Firma Franklin Minerals, Inc., 560 g wasserlöslicher Aquanel 513-Isoliertränklack, erhältlich von der Firma Schenectady Chemicals, Inc. (28% Feststoffe eines ölmodifizierten Polyesters), 2,5 g Natriumchlorid und ausreichend destilliertes Wasser, um das Badvolumen auf 34 Liter zu bringen.

Ein rechteckiger Kupferdraht, der einen Querschnitt mit den Abmessungen 4,115 x 8,179 mm (0,162" x 0,322") hatte, wurde in die Beschichtungsformulierung bezüglich eines 7,62 cm- (3 inch-)Kupferrohrs mit Erdpotential koaxial eingetaucht. Glimmer und Bindemittel wurden auf dem Draht durch Anlegen eines Anodenpotentials von 60 Volt Gleichstrom während eines Zeitraums von 80 Sekunden elektrolytisch abgeschieden. Der beschichtete Draht wurde aus dem

Bad entfernt, bei 25°C 15 Stunden lang getrocknet und das Bindemittel bei 165 °C während eines Zeitraums von 4 Stunden gehärtet, wodurch man einen porösen, glimmerhaltigen Überzug erhielt.

Anschliessend wurde der Überzug mit einem Epoxyharz, das aus 60% cycloaliphatischem und 40% Bisphenol-A-Epoxyharz bestand, Vakuum/Druck-imprägniert, wie dies in der US-PS 3 812 214 beschrieben wird. Das Epoxyharz wurde bei 160°C 6 Stunden lang gehärtet und man erhielt eine kompakte, porenfreie Isolierung mit einer Dicke von 762 [im (30 mil), die 40,4% Glimmer enthielt. Die Isolierung wurde auf ihre Spannungsfestigkeit durch spiralförmiges Umwik-keln des isolierten Drahtes mit einem blanken Kupferdraht von 1016 [im (40 mil) und Anlegen einer Spannung von 7500 Volt bei 60 Hz getestet. Die Isolierung überdauerte die Korona- und Spannungsbelastung während 5035 Stunden.

Beispiel 2

Eine Formulierung wurde gemäss dem Verfahren von Beispiel 1 unter Verwendung von 5600 g nass gemahlenem Mus-kovit-Glimmerpulver, erhältlich von der Firma Concord Mica Company, 560 g wasserlöslichem Aquanel 513-Isoliertränk-lack, 1,0 g Natriumchlorid und ausreichend destilliertem Wasser, um das Badvolumen auf 32 Liter zu bringen, hergestellt.

Ein rechteckiger Draht wurde wie in Beispiel 1 eingetaucht und Glimmer durch Anlegen eines Anodenpotentials von 60 Volt Gleichstrom an den Draht während eines Zeitraums von 60 Sekunden abgeschieden. Anschliessend wurde der Draht getrocknet, mit Hitze behandelt und wie in Beispiel 1 beschrieben Vakuum/Druck-imprägniert.

Die erhaltene Isolierung hatte eine Dicke von 711,2 p,m (28 mil) und enthielt 41,4% Glimmer. Bei der Prüfung der Spannungsfestigkeit gemäss dem Verfahren von Beispiel 1 hielt die Isolierung 3236 Stunden stand.

Beispiel 3

Eine Formulierung der Überzugszubereitung der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt, indem man die folgenden Bestandteile in einem mit Zinn ausgekleideten Stahlbehälter mit einem Fassungsvermögen von 7,57 dm3 (2 gallon) mischte: 900 g eines Muskovit-Glimmerpulvers mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh), wie es in Beispiel 2 angegeben ist, 170 g eines wasserlöslichen Polyesterharzlacks, der unter der Bezeichnung Sterling WS-200 WAT-A-VAR von der Firma Reichold Chemicals, Inc. bezogen werden kann, 2 g Ammoniumnitrat und ausreichend destilliertes Wasser, um das Volumen auf 7,57 dm3 (2 gallon) zu bringen.

Anschliessend wurde die Formulierung während eines Zeitraums von 5 Monaten bei 25 °C mit lose aufgelegtem Deckel gelagert.

Anschliessend an diesen Lagerbeständigkeitstest wurde das Bad sanft mit einem Paddelrührer gerührt. Ein Gegenstand, bestehend aus zwei rechteckigen Kupferstreifen, die einander um 12,7 mm QA inch) überlappten und miteinander hartverlötet waren, wurde U-förmig gebogen und mit herkömmlichen Glimmerbändern lediglich an den Enden isoliert und in das Bad eingetaucht. Unter Schaltung des Behälters als Erde wurde ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom 350 Sekunden lang angelegt, um Glimmer und Bindemittel abzuscheiden. Anschliessend wurde der Gegenstand 15 Stunden lang bei 25 °C getrocknet und 6 Stunden lang bei 160°C in der Hitze behandelt. Er wurde anschliessend mit einer beschleunigten Version des in Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert und 6 Stunden lang bei 160°C gehärtet. Das Ergebnis war eine gleichmässige Isolierung mit einer Dicke von 3175 jim (125 mil), welche die herkömmliche Bandisolierung um etwa 3048 (im (120 mil)

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überlappte. Der Glimmergehalt betrug 36,9%. Nachdem die Grenzfläche zwischen dem elektrolytisch abgeschiedenen Glimmer und der herkömmlichen Isolierung mit einer 50,8 mm- (2 inch-)Metallfolie umwickelt worden war, wurden über 35 000 Volt bei 60 Hz zwischen den Kupferstreifen und der Folie ohne Zerstörung angelegt.

Das Beispiel bestätigt die ausgezeichnete Lagerbeständigkeit dieser Formulierungen in gewöhnlichem unverschlossenen Behältern als auch die hohe dielektrische Durchlagfestig-keit der erhaltenen Isolierung.

Beispiel 4

Gemäss dem Verfahren von Beispiel 1 wurde eine Formulierung hergestellt, die aus 900 g Muskovitpulver mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh), 200 g eines wasserlöslichen Aquanel 513-Polyestertränklacks, 2 g Ammoniumnitrat bestand, mit destilliertem Wasser auf ein Volumen von 7,57 dm3 (2 gallon) aufgefüllt und in einem Stahlbehälter mit Zinn-Auskleidung gelagert wurde.

Ein Prüfling wurde aus zwei parallelen Kupferstäben mit rechtwinkligem Querschnitt von 25,4 x 6,35 mm (1 inch x XU inch) und einer Länge von 152,4 mm (6 inch) hergestellt. Die Stäbe waren durch zwei phenolische Abstandshalter mit einer Dicke von 9,525 mm (% inch), die an jedem Ende der Stäbe plaziert waren, voneinander getrennt, und die Stäbe wurden miteinander verschraubt. Der Prüfling wurde dann in die Beschichtungsformulierung eingetaucht. Durch Anlegen eines anodischen Potentials von 100 Volt Gleichstrom während eines Zeitraums von 400 Sekunden wurde Glimmer und Bindemittel darauf abgeschieden. Der Metallbehälter war geerdet und wurde zur Kathode des elektrischen Abschei-dungssystems. Die Stäbe wurden entfernt und 15 Stunden lang bei 25 °C getrocknet, anschliessend (6 Stunden lang bei 105 °C und abschliessend 6 Stunden lang bei 71,11 °C (160° F). Anschliessend wurden die Stäbe mittels einer beschleunigten Version des in Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert und das Harz bei 160°C 6 Stunden lang gehärtet. Die erhaltene Isolierung hatte die Abmessungen von 3302 bis 3479,8 jam (130 bis 137 mil) Dicke an den Aussenflächen der Stäbe und 2590,8 bis 2717,8 (J.m (102 bis 107 mil) an den Innenflächen. Dies entspricht einer Reduktion der Isolationsdicke von lediglich etwa 15% in dem elektrisch abgeschirmten Bereich.

Dieses Beispiel zeigt, wie eine verbesserte Gleichmässig-keit des Isolationsaufbaus in Bereichen erzielt werden kann, wo die elektrische Abschirmung oder Steigerung einfach durch Einstellen der Konzentration des wasserlöslichen Bindemittels erfolgt.

Zum Vergleich führt die gleiche Kupferstab-Anordnung, die in ein Bad, welches die gleichen Bestandteile wie in Beispiel 4 und 100 g Aquanel 513 anstelle von 200 g enthalten, eingetaucht wird, zu einem Isolationsaufbau von 6400,8 und

2159 Jim (252 und 85 mil) auf den Aussen- beziehungsweise auf den Innenflächen. Hier erfolgt eine Reduktion der Dicke von 66% in dem abgeschirmten Bereich.

5 Beispiel 5

Es wurde eine Formulierung nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, die 900 g eines Phlogopit-Glimmerpul-vers mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh), erhältlich von der Firma Martin Marietta, Inc., 170 g eines wasserlöslichen Polyestertränklacks, erhältlich unter der Bezeichnung Sterling WS79-028 WAT-A-VAR von der Firma Rei-chold Chemicals, Inc., und 2 g Ammoniumnitrat enthielt und die in einem Metallgefäss mit destilliertem Wasser auf ein Volumen von 7,57 dm3 (2 gallon) verdünnt wurde. 15 Kupferdraht-Substrate ähnlich wie in Beispiel 1 wurden in die Beschichtungsformulierung eingetaucht und ein anodisches Potential von 60 Volt Gleichstrom während eines Zeitraums von 180 Sekunden angelegt, wobei der Metallbehälter geerdet war. Die mit Glimmer und Harz beschichteten Stäbe 20 wurden entfernt, 18 Stunden lang bei 25 °C getrocknet und anschliessend 4 Stunden lang bei 170 °C gehärtet.

Anschliessend wurden die beschichteten Drähte mit einer beschleunigten Version des in Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert und das Harz 6 25 Stunden läng bei 160°C gehärtet. Die Endisolierung hatte einen gleichmässigen Aufbau von etwa 2413 p,m (95 mil) Dicke und enthielt 38% Glimmer.

30 Beispiel 6

Es wurde eine Formulierung nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, die 5600 g Muskovit-Glimmerpulver mit einer Korngrösse von 0,044 mm (325 mesh), 560 g eines wasserlöslichen Aquanel 513-Polyesterharzes, 17,5 g basi-35 sches AluminiumacetatXstabilisiert mit Borsäure) und ausreichend destilliertes Wasser enthielt, um das Volumen auf 34 Liter zu bringen.

Ein Kupfergegenstand mit einer irregulären röhrenförmigen Struktur wurde unter Rühren in das Bad eingetaucht, und 40 Glimmer und Bindemittel darauf durch Anlegen eines anodischen Potentials von 60 Volt Gleichstrom während eines Zeitraums von 180 Sekunden abgeschieden. Gleichzeitig wurde eine geerdete Metallplatte eingtaucht, die als Kathode diente. Der Gegenstand wurde 18 Stunden lang bei 25 °C getrocknet 45 und 6 Stunden lang bei 170°C gehärtet.

Anschliessend wurde der Gegenstand Vakuum/Druckimprägniert, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde. Die erhaltene Isolierung hatte eine gleichmässige Dicke von etwa 2540 Jim (100 mil) und enthielt 35% Glimmer.

Die nachfolgende Tabelle I zeigt summarisch die Gewichtsprozentsätze für die Zubereitungen der vorstehenden Beispiele.

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Tabelle I

Beispiel I H ïïï IV V VI

11,00 2,07 (0,83)

11,09 2,46 (0,82)

11,00 2,07 0,83)

14,85 1,49 (0,50)

86,89

86,42

86,89

83,62

Glimmer 14,85 15,69

Bindemittel 1,49 1,57

(Harzfeststoffe) (0,50) (0,52) Destilliertes

Wasser 83,65 82,74

Beispiel 7

Um die Wirkungen der Verwendung von wasserlöslichen Harzen gegenüber der Verwendung von in Wasser dispergier-ten Harzen bei der elektrolytischen Abscheidung von Glimmer zu vergleichen, wurden Prüflinge von zwei parallelen

Kupferstäben (als Stab X und Stab Y bezeichnet) hergestellt, 65 welche die Abmessungen und die Anordnung besassen, wie sie in Beispiel 4 beschrieben wurden. Die hergestellten Bäder für die elektrolytische Abschneidung enthielten 907,2 g (2 pound) Muskovit mit einer Korngrösse von 0,044 mm

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(325 mesh), 2 g Ammoniumnitrat, 114 g (auf Feststoffbasis) Harz und 7,57 dm3 (2 gallon) destilliertes Wasser.

Die in der obigen Formulierung verglichenen Harz-Systeme waren die, welche in der nachfolgenden Tabelle II gezeigt werden. In der nachfolgenden Diskussion und der Tabellarisierung der Versuchsergebnisse werden die elektrolytisch abgeschiedenen Proben durch die Bezeichnung der verwendeten Harz-Systeme identifiziert.

Tabelle II Harz-System

A. Wasserlösliche Harze

AI. Aquanel 513, ein wasserlöslicher Polyester, kommerziell verfügbar von der Firma Schenectady Chemical Company.

A2. Aquanel 550, ein wasserlöslicher Polyester, kommerziell verfügbar von der Firma Schenectady Chemical Company.

A3. GE 111-244, ein wasserlöslicher Polyester, verfügbar von der Firma General Electric Company.

B. Wasserdispersionsharze

B1. Rhoplex TR-407, ein Acryldispersionsharz, kommerziell verfügbar von der Firma Rohm and Haas Company. B2. Rhoplex AC-1533, ein Acryldispersionsharz, kommerziell verfügbar von der Firma Rohm and Haas Company.

B3. Rhoplex AC-1822, ein Acryldispersionsharz, kommerziell verfügbar von der Firma Rohm and Haas Com-5 pany.

B4. Cavalite, ein Acryldispersionsharz, kommerziell verfügbar von der Firma E I. du Pont de Nemours und Company.

io Glimmer und Bindemittel wurden elektrolytisch auf dem Draht durch Anlegen eines anodischen Potentials von 80 Volt Gleichstrom für einen Zeitraum von 180 Sekunden abgeschieden, mit der Ausnahme, dass die Zeit bei der Probe B2 130 Sekunden und bei der Probe B4 120 Sekunden betrug. 15 In allen Fällen war infolge eines elektrischen Abschirmeffekts der äussere Überzug dicker als der innere Überzug. In dem Fall von wasserlöslichen Harzüberzügen wird die verbesserte Gleichmässigkeit der Dicke zwischen der Innenseite und der Aussenseite durch das Verhältnis von I/A angegeben. 20 Andererseits wurden Wasserdisperionsharze viel stärker durch den elektrischen Abschirmeffekt beeinflusst, wie dies durch ein signifikant niedrigeres Verhältnis von I/A angezeigt wird.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III nie-25 dergelegt.

Tabelle III Harz-System

Stäbe

Innendicke I (im (mil)

Aussendicke A jxm (mil)

Verhältnis I/A

A. Wasserlösliche Harze

AI. Aquanel 513

X

1778 (70)

2489,2 (98)

0,71

Y

1981,2(78)

2514,6(99)

0,79

A2. Aquanel 550

X

1447,8 (57)

2489,2 (98)

0,58

Y

1524 (60)

2489,2 (98)

0,61

A3. GE 111-244

X

2032 (80)

2590,8 (102)

0,78

Y

2235,2 (88)

2844,8 (112)

0,79

B. Wasserdispersionsharz

Bl. Rhoplex TR-407

X

482,6 (19)

1244,6 (49)

0,39

Y

482,6 (19)

1320,8 (52)

0,37

B2. Rhoplex AC-1533

X

1066,8 (42)

3429 (135)

0,31

Y

1219,2 (48)

3048 (120)

0,40

B3. Rhoplex AC-1822

X

1143 (45)

2667 (105)

0,43

Y

1371,6 (54)

2921 (115)

0,47

B4. Cavalite

X

*

Y

*

* Die Beschichtung haftete nicht an den Prüfstäben, und es waren keine Messungen möglich.

Es wurden ähnliche Prüfstäbe hergestellt, wie sie in dem Dik-ken-Test verwendet worden waren und einer Spülung unter fliessendem Wasser aus einem Wasserhahn unterworfen. Die Proben Al, A2 und A3 blieben haftend an den Stäben. Die Probe B4 konnte nicht bewertet werden, da sie eine ungenügende Adhäsion gegenüber dem Stab hatte. Die Probe B3 wurde leicht abgewaschen. Die Proben B1 und B2 wurden teilweise abgewaschen, wobei blossgelegte Kupferteile und an

60 anderen Stellen reduzierte Überzugsdicken zurückgelassen wurden.

Die aus diesen Untersuchungen erhaltenen Ergebnisse bestätigen die Tatsache, dass bei der elektrolytischen Abscheidung von Glimmer verbesserte Ergebnisse unter Ver-65 wendung von wasserlöslichen Harzen im Vergleich zu Was-serdispersionsharzen erzielt werden können.

G

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Zubereitung für eine elektrolytische Abscheidung, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen aus 5 bis 35 Gewichtsprozent teilchenförmigem Glimmer, 0,2 bis 2 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Harzbindemittels, berechnet als Harzfeststoff, 0,001 bis 0,20 Gewichtsprozent eines Elektrolyts und einem polaren Lösungsmittel als Rest, besteht.
2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer eine Teilchengrösse von 0,166 bis 0,015 mm (88 bis 1000 mesh gemäss US-Standard-Siebgrösse) besitzt.
3. Zubereitung nach Anspruch 2, dass sie im wesentlichen aus 10 bis 16 Gewichtsprozent Glimmer, 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Harzfeststoff-Bindemittel, 0,02 bis 0,05 Gewichtsprozent Elektrolyt und einem polaren Lösungsmittel als Rest besteht.
4. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das polare Lösungsmittel im wesentlichen Wasser ist.
5. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein wasserlöslicher Polyester ist.
6. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer aus der Gruppe bestehend aus Muskovit, Phlogopit und Fluorphlogopit ausgewählt ist.
7. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyte aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumnitrat, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumphosphat, Aluminiumacetat, Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, und Mischungen daraus, ausgewählt sind.
8. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus etwa 11,0 Gewichtsprozent Glimmer, 0,83 Gewichtsprozent Harzfeststoff-Bindemittel, 0,024 Gewichtsprozent Elektrolyt und 86,89 Gewichtsprozent Wasser besteht.