DE3416165A1

DE3416165A1 - Verfahren zur elektrophoretischen herstellung einer masseschicht

Info

Publication number: DE3416165A1
Application number: DE19843416165
Authority: DE
Inventors: Monika Dipl.-Ing. DDR 6400 Sonneberg Bergmann; Wolfgang Dipl.-Ing. DDR 6400 Sonneberg Gernlein; Bernd Dipl.-Ing. DDR 6401 Lindenberg Heublein; Dagmar Prof. Dr. Dr. DDR 6300 Ilmenau Hülsenberg; Ulrich Dipl.-Ing. DDR 6412 Sonneberg Knye; Horst-Günter Dr.-Ing. DDR 6300 Ilmenau Krüger; Reiner Dipl.-Ing. DDR 6418 Sonneberg Luthardt
Original assignee: THURINGIA SONNEBERG VEB
Current assignee: THURINGIA SONNEBERG VEB
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1984-12-06
Also published as: IT8467569A1; IT8467569A0; IT1178952B; FR2546911A1

Description

Verfahren zur elektrophoretisch«*! Herstellung einer Masseechicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrophoretisch« η Herstellung einer Masseschicht oder eines Formkörpers durch Abscheidung von Partikeln aus einer Suspension im elektrischen Feld·

Es ist bekannt, eine Masseschicht .durch Abscheidung im elektrischen Gleichfeld zu erzeugen, indem unter Ausnutzung der Elektrophorese Partikel aus einer Suspension auf einer anodisch gepolten Fläche zum Zwecke der Aufbereitung, Formgebung oder Oberflächenveredlung abgelagert werden· Nach DRP 253 429 wird zur Entwässerung und Reinigung von Ton eine Zylinderanode aus Blei benutzt, die mit halber Eintauchtiefe horizontal in einem Schlickerbehälter ro tiert· Eine als Messingnetz ausgebildete Katode ist im Schlickerbehälter in einer bestimmten Entfernung von der Anode angeordnet· Der auf der Anode abgeschiedene Ton wird mit einer Stahlklinge von der Walze abgeschabt· Dieses grundlegende elektrophoretieche Aufbereitungsverfahren wurde durch die Verwendung evakuierter Elektroden verbessert« Hit dem Bau einer Anlage mit scheibenförmigen Anoden nach DD WP 155 483 konnte die abgeschiedene Menge durch Vergrößerung der Elektrodenfläche bedeutend erhöht werden· Weiterhin sind durch die DE OS 1951931 B 28 b und die DE

OS 2140995 B 28 b, 1/26 Versuche bekannt geworden, die

darauf abzielen, das Schlickergießen in Gipsformen durch elektrophoretisches Gießen abzulösen· Unter Zuhilfenahme elektrisch leitender Formen wurden Tiegel, Tassen und andere Gießkörper hergestellt. Eine industrielle Bedeutung haben diese Verfahren nicht erlangt· Den bisher bekannten Entwässerungs- und Formgebungsverfahren haftet der gemeinsame Nachteil an, daß bei den Abscheidungen im elektrischen Gleichfeld eine Koagulationsstruktur mit einem hohen Wassergehalt und einem hohen Feuchtegradienten entsteht· Im Falle der elektrophoretischen Aufbereitung nach DRP 253 429 ist dieser so hoch, daß eine anschließende plastische Formgebung ohne zusätzliche Trocknung der Masse nicht möglich ist· Bei den elektrophoretischen Formgebungsverfahren haben die hohe Feuchtigkeit des Scherbens, seine Instabilität beim Herausnehmen aus der Form und der hohe Feuchtegradient das Verziehen der Rohlinge während der Trocknung zur Folge· Außerdem ist der Energieverbrauch und die Anodenkorrosion relativ hoch· Um diese grundsätzlichen Mängel zu eliminieren, wurde bekannt, die elektrophoretische Scherbenbildung mit einer Druckbeaufschlagung, ähnlich dem Naßpressen, zu verbinden«

Nach DE OS 2712318 C 25 D 1/14 tauchen zwei entsprechend der Innen- oder Außenseite des herzustellenden Artikels geformte Anoden in einen Schlickerbehälter· Zwischen beiden Anoden wird eine doppelwandige Katode angeordnet· Nach dem AbscheideVorgang, der je nach Wandstärke einige Minuten dauert, werden die beiden Anoden auseinandergefahren und die Katode seitlich entfernt· Anschließend werden die beiden abgeschiedenen Schichten miteinander verpreßt, daß der zwischen den abgelagerten Schichten befindliche Schlicker herausgedrückt wird·

»ach DE OS 2617998 B 28 Ii 1/30 werden zur Herstellung eines endlosen keramischen Bandes zwei sich gegenüber·» liegende Walzen als Anode benutzt· In den durch die beiden Walzen gebildeten V-förmigen Ausschnitt ist eine entsprechend geschaltete Gegenelektrode eingesetzt· Über eine Zuleitung wird der Schlicker von einem Vorratsbehälter in den V-förmigen Zwischenraum gegeben, wo die elektrophoretisch^ Abscheidung auf den Zylindermänteln erfolgt· Durch den gegenläufigen Drehsinn der Walzen werden die beiden Ablagerungen im Walzenspalt zu einer Doppelschicht zusammengepreßt· Auch hier ist der Energieverbrauch und die Anodenkorrosion, die sich in einem erheblichen Zinkverbrauch äußert, relativ hoch· Des weiteren sind elektrophoretisch^ Verfahren zum Aufbringen von Schutzschichten, wie z.B. Lack, Email, hitze- und korrosionsbeständige Oxide u. a·, bekannt· Auch diesen elektrophoretischen Abscheidungen haftet der Fachteil an, daß die abgeschiedene Schicht eine Iokkere Koagulationsstruktur mit hohem Dispersionsmittelgehalt besitzt und demzufolge bei automatisierten Tech- nologien schwierig gehandhabt werden kann·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung einer Hasseschicht oder eines Pormkörpers zu schaffen, wobei der Peststoffanteil bei der Abscheidung erhöht und damit eine festere Koagulationsstruktur der abgeschiedenen Maseeschicht bewirkt wird und außerdem der Anodenverschleiß und die entstehende Rauheit der Anodenoberfläche verringert wird·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dispergierte Partikel in einer Suspension durch eine pulsierende Gleichspannung abgeschieden werden, wobei die

pulsierende Gleichspannung von einer üblichen stabilisierten Gleichspannung oder einer gleichgerichteten Sinusspannung verschieden ist, wie z. B. parabolisch verlaufende Spannungsimpulse, Sägezahnimpulse, Spannungsverläufe wie beim Aufladen eines Kondensators und andere·

Vorteilhafterweise wird der Kurvenverlauf der Spannung in seinem Anstiegsverhalten auf die Suspension abgestimmt, »ach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Frequenz der Impulsspannung auf die Suspension abgestimmt« Das hat den Vorteil, daß z, B· ein Parabelimpuls mit entsprechende» auf die Suspension abgestimmtem Spannungsanstiegsverhalten und entsprechender Frequenz im Vergleich zu üblicher Gleichspannung bei gleicher verbrauchter elektrischer Leistung die elektrophoretisch« Scherbenbildung in der Art beeinflußt wird, daß die Relaxationszeit und die Eigenerwärmung der Suspension verringert werden und somit die abgeschiedene Menge pro Zeit und damit die Leistung eIektrophoretlecher Verfahren erhöht wird· Die Anwendung von Impulsspannungen mit definierter Frequenz führt zu einer Scherbenbildung mit geringerem, für die Weiterverarbeitung geforderten Dispersionsmittelgehalt und zu einer Verbesserung des Dispersionsmittelgradienten sowie zu einer wesentlichen Verringerung des Anodenverschleißes, d· h· im allgemeinen des Zinkverbrauches« Weiterhin verringert sich wesentlich die durch den Anodenverschleiß entstehende Oberflächenrauheit der Anode·
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird die Frequenz während des Abscheidungsprozesses verändert· Schließlich kann die pulsierende Gleichspannung mit einem Gleichspannungsanteil überlagert werden·

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden·

1. Beispiel

Bei der Herstellung von Gießkörpern einfacher Geometrie wie Tiegel, Platten, Schalen und dgl· wird eine der Form des herzustellenden Artikels entsprechende, mit Teilungsebenen versehene Form als Anode geschaltet« In der Form ist eine Katode ähnlicher Geometrie im Abstand von 3 cm zur Forminnenfläche positioniert· Die Elektroden sind mit einem Impulsgenerator entsprechen der Leistung verbunden, der an seinem Ausgang parabo lisch verlaufende Impulse mit einer Frequenz zwischen 10 Hz bis 15ΚΪΖ bereitstellt.

Nach Einfüllen einer verflüssigten feinkeramischen Suspension in die anodisch gepolte Form und Einfahren der Katode wird eine Impulsspannung mit einer Impulsspitzenspannung von 32 Volt und einer Frequenz von 725 Hz zugeschaltet· Nach der Abscheidezeit wird die verbleibende Suspension abgegossen und die Katode entfernt· Durch Auseinanderfahren der Formteile kann der so ge bildete Gießkörper der Form entnommen werden· Ein Verziehen des Erzeugnisses nach dem Trocknen und Brennen wird durch den geringen Feuchtegradienten weite st gehend unterbunden·

2· Beispiel

Das Verfahren dient der kontinuierlichen Entwässerung keramischer Suspensionen bzw· der Herstellung einer plastischen keramischen Masse mit einer für die Weiterverarbeitung notwendigen Hassefeuchte·

Ein anodisch gepolter Zylinder dreht sich in einer katodisch gepolten und mit keramischer Suspension gefüllten Wanne, welche einen A cm größeren Radius als der Zylinder besitzt. Der Abstand sswischen Zylindermantel und Wanneninnenfläche ist konstant 4 cm· Die Drehzahl wurde so gewählt, daß jeder beliebige Punkt der Zylindermantelfläche 260 Sekunden pro Umdrehung mit der Suspension in Kontakt ist·

Die aufbereitete Suspension wird an der gleichen Stelle in die Wanne eingeleitet, wo auch der Zylinder eintaucht« Der Suspensionsabfluß befindet sich dort, wo das gebildete Hasseband mit definierter Massefeuchte den Reaktionsraum verläßt·

Die Anwendung einer auf die Suspension abgestimmten, hyperbolisch verlaufenden Impulsspannung mit einer Frequenz von 725 Hz und einer Impulsspitzenspannung von 80 V führt zu einer um 30 % höheren Abscheiderate verglichen mit dem Energieaufwand herkömmlicher Elektrophoreseverfahren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung einer liasseschicht oder eines Formkörpers durch Abscheidung keramischer Partikel, organischer Kolliode, unplastischer Partikel und dgl· dadurch gekennzeichnet, daß dispergierte Partikel in einer Suspension durch eine pulsierende Gleichspannung abgeschieden werden, wobei die pulsierende Gleichspannung von einer üblichen stabilisierten Gleichspannung oder einer gleichgerichteten Sinusspannung verschieden ist, wie z, B. parabolisch verlaufende Spannungsimpulse, Sägezahnimpulse, Spannungsverläufe wie beim Aufladen eines Kondensators und andere·

2· Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenverlauf der Spannung ein bestimmtes auf die Suspension abgestimmtes Anstiegsverhalten aufweist·

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Suspension abhängige definierte Frequenz benutzt wird.

4· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz während des Abscheidungsprozessee verändert wird·

5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die pulsierende Gleichspannung mit einem Gleichspannungsanteil überlagert wird·