DE3440928A1

DE3440928A1 - Zubereitung fuer eine elektrolytische abscheidung

Info

Publication number: DE3440928A1
Application number: DE19843440928
Authority: DE
Inventors: Richard Kenneth Altamont N.Y. Elton; William Robert Schnectady N.Y. Schultz jun.
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-09
Publication date: 1985-06-05
Anticipated expiration: 2004-11-10
Also published as: DE3440928C2; FR2555598B1; IT1177210B; US4533694A; GB8426183D0; IT8423594A0; JPH064793B2; JPS60144375A; CH666289A5; KR930004730B1; GB2150145B; KR850003559A; IT8423594A1; GB2150145A; FR2555598A1

Description

Zubereitung für eine elektrolytische Abscheidung

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet der elektrophoreti sehen Abscheidung und befaßt s.ich insbesondere mit einer neuen, Glimmer enthaltenden Zubereitung, die eine besondere Brauchbarkeit für die Herstellung von isolierenden Oberzügen auf elektrischen Leitern aufweist.

Diese Erfindung ist mit der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung der Anmelderin 9470.2-17MY-03031 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 könnte, wäre daher für die Herstellung einer dynamoelektrischen 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 Glimmerpapierherstellung, einer Laminierung, etc., vermieden würde. Ferner würde auch anstelle des für die Bandherf ellung benötigten flüssig-gespaltenen oder calcinierten Glimmers ein weniger kostspieliger, naß gemahlener Glimmer eingesetzt werden.

Bisher war die elektrolytische Abscheidung von Glimmer 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 in einer Formulierung für ein Überzugsbad verwendet werden. Andere Patentschriften beschreiben die elektrophoretische Abscheidung von Glimmer durch die Verwendung von Wasserdispersionsharzen in ähnlicher Weise, um die abgeschiedenen Glimmerteilchen zu binden. Die JP-PSen 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 elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer für isolierende elektrische Verbindungen, und gibt eine Formulierung eines Beschichtungsbades an, das extrem feinzerteilten Glimmer [<1 μΐη (<1 Mikron)] enthält. Außerdem wird die Möglichkeit der Verwendung einer Siliconharz-Emulsion zur Unterstützung der Bindung der Glimmerflocken miteinander erwähnt.

Weiterhin werden in der Patentliteratur andere Aufbringung smögl ichke iten für elektrolytisch abgeschiedenem Glimmer erwähnt, welche die Verwendung eines Bindemittels, entweder 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 jedoch als zufriedenstellend genug erwiesen, um die ma-

nuelle 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 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 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 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 vermieden 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 Produktgualität, seiner Brauchbarkeit 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 flüssi-

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gen 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 Abfall-Konstante 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 μια (50 mil) oder einer größeren Dikke von glimmerhaltiger Isolierung auf den Leitersubstraten erzielt, wobei diese Überzüge trotz der Variationen

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der Substratgeometrie von durchwegs im wesentlichen gleichmäßiger 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	5-35%	10 - 16%
Lösliches Harzbinde mittel (als Feststoff)	0,2 - 2%	0,5 - 1,5%
Elektrolyt	0,001 - 0,20%	0,002 - 0,05%
Lösungsmittel	Rest	Rest

I nerhalb 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

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die Verleihung von Endeigenschaften (dielektrische Durchschlagfestigkeit, Glimmergehalt, Glätte, etc.) der Isolierung wichtig, wobei der bevorzugte Bereich zwischen einer Korngröße von 0,166 mm bis 0, mm (88 bis 1000 mesh) liegt. Die nachfolgend aufgeführten Materialien wurden zur Herstellung einer Isolierung erfolgreich elektrolytisch 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),

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 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).

Einige der besten Ergebnisse wurden mit Muskovit mit Korngrößen von 0,166 mm 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 U.S.-Standard-Siebgrößen.)

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-

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zerspaltene Glimmer. Gewisse Qualitäten von Phlogopit ergeben 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 Ammoniumsalze enthalten. Beispiele von kommerziellen Produkten, die annehmbar sind, schließen die nachfolgend aufgeführten Bindemittel ein:

Bindemittel Bezugsquelle

Aquanel 600 Schenectady Chemicals Inc.

Aquanel 513 Schenectady Chemicals Inc.

Aquanel 550 Schenectady Chemicals Inc.

Sterling WS79-028 Sterling Chemicals Sterling WS-200 Sterling Chemicals Thermelec G-4173 Ball Chemical Co.

Thermelec G-4221 Ball Chemical Co.

Die Verwendung von wasserlöslichen Materialien ist ein 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 vermerkt ist. Eine in hohem Maße signifikante Eigenschaft dieser Harze besteht darin, daß s-2 zusammen mit dem Glimmer Feststoffe abscheiden. Daher werden, wenn der Glimmer abgeschieden wird, auch Harzfeststoffe abgeschieden und diese dienen dazu, die Glimmerflöckchen miteinander zu verbinden.

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 Geschwindigkeit des Beschichtungsaufbaus führt. Die Abfall-Konstante für eine derartige Geschwindigkeit kann leicht gesteuert werden, da sie eine Funktion der Bindemittelkonzentration und/oder der Elektrolytkonzentration ist. Dieser Effekt 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 3iefert 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 Abscheidungsgeschwindigkeiten in den Bereichen höherer 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

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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; NaHPO₄; Mg (C₂H₃O₂)₂; Na₃SO₄; KCl; (NH₄J₂SO₄; etc.

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 p„-Wert der Formulierung im Bert

reich von 5,5 bis 9,0 liegen. Bevorzugterweise sollte der ρ -Wert nicht unterhalb von 7,0 liegen. Es wird im allgemeinen nicht gesteuert, jedoch sollte der p„-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

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Firma Franklin Minerals, Inc., 560 g wasserlöslicher Aguanel 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 χ 8,179 mm (0,162" χ 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 25⁰C 15 Stunden lang getrocknet und das Bindemittel bei 165⁰C 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 160⁰C 6 Stunden lang gehärtet und man erhielt eine kompakte, porenfreie Isolierung mit einer Dicke von 762 μΐη (30 mil), die 40,4 % Glimmer enthielt. Die Isolierung wurde auf ihre Spannungsfestigkeit durch spiralförmiges Umwickeln des isolierten Drahtes mit einem blanken Kupferdraht von 1016 μΐη (40 mil) und Anlegen einer Spannung von 7500 Volt bei 60 Hz getestet. Die Isolierung überdauerte die Korona- und Spannungsbelastung während 5035 Stunden.

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Beispiel 2

Eine Formulierung wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 unter Verwendung von 5600 g naß gemahlenem Muskovit-Glimmerpulver, erhältlich von der Firma Concord Mica Company, 560 g wasserlöslichem Aguanel 513-Isoliertränklack, 1,0g 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 μΐη (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 : t, 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.

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Anschließend wurde die Formulierung während eines Zeitraums von 5 Monaten bei 25⁰C 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 (1/2 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 Gleich strom 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 160⁰C 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 160⁰C gehärtet.

Das Ergebnis war eine gleichmäßige Isolierung mit einer Dicke von 3175 (im (125 mil), welche die herkömmliche Bandisolierung um etwa 3048 μΐη (120 mil) 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 Durchlag-

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festigkeit der erhaltenen Isolierung.

Beispiel *

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 χ 6,35 mm (1 inch χ 1/4 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 (3/8 inch), die an jedem Ende der Stäbe placiert 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 Abscheidungssystems. Die Stäbe wurden entfernt und 15 Stunden lang bei 25°C getrocknet, anschließend 6 Stunden lang bei 105⁰C und abschließend 6 Stunden lang bei 71,11⁰C (160⁰F). Anschließend wurden die Stäbe mitt Ls einer beschleunigten Version des in Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert und das Harz bei 160⁰C 6 Stunden lang gehärtet. Die erhaltene Isolierung hatte die Abmessungen von 3302 bis 3479,8 μΐη (130 bis 137 mil) Dicke an den Außenflächen der Stäbe und 2590,8 bis 2717,8 μΐη (102 bis 107 mil) an den Innenflächen. Dies

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entspricht einer Reduktion der Isolationsdicke von lediglich etwa 15 % in dem elektrisch abgeschirmten Bereich.

Dieses Beispiel zeigt, wie eine verbesserte Gleichmäßigkeit 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 Aguanel 513 anstelle von 200 g enthalten, eingetaucht wird, zu einem Isolationsaufbau von 6400,8 und 2159 μΐη (252 mil und 85 mil) auf den Außen- beziehungsweise auf den Innenflächen. Hier erfolgt eine Reduktion der Dicke von 66 % in dem abgeschirmten Bereich.

Beispiel 5

Es wurde eine Formulierung nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, die 900 g eines PhIogopit-Glimmerpulvers 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 Reichold 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.

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

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Stäbe wurden entfernt, 18 Stunden lang bei 25⁰C getrocknet und anschließend 4 Stunden lang bei 170⁰C gehärtet.

Anschließend wurden die beschichteten Drähte mit einer beschleunigten Version des in Beispiel 1 beschriebenen Epoxyharzes Vakuum/Druck-imprägniert und das Harz 6 Stunden lang bei 160⁰C gehärtet. Die Endisolierung hatte einen gleichmäßigen Aufbau von etwa 2413 um (95 mil) Dicke und enthielt 38 % Glimmer.

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 Aguanel 513-Polyesterharzes, 17,5 g basisches Aluminiumacetat (stabilisiert 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 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 eingetaucht, die als Kathode diente. Der Gegenstand wurde 18 Stunden lang bei 25⁰C getrocknet und 6 Stunden lang bei 170⁰C gehärtet.

Anschließend wurde der Gegenstand Vakuum/Druck-imprägniert, wie dies in Beispiel 1 beschrieben wurde. Die erhaltene Isolierung hatte eine gleichmäßige Dicke von etwa 2540 μΐη (100 mil) und enthielt 35 % Glimmer.

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

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Tabelle

	Beispiel I	Beispiel II	Beispiel III	Beispiel IV	Beispiel V	Beispiel VI	t O
	14,85	15,69	11 ,00	11 ,09	11 ,00	14,85	I
Glimmer	1,49	1,57	2,07	2,46	2,07	1,49
Bindemittel	(0,50)	(0,52)	(0,83)	(0,82)	(0,83)	(0,50)
(Harzfeststoffe)	0,0066	0,002	0,024	0,025	0,024	0,046
Elektrolyt	83,65	82,74	86,89	86,42	86,89	83,62
Destilliertes Wasser

VD I

CDoo

CD, oo

Beispiel 7

Um die Wirkungen der Verwendung von wasserlöslichen Harzen gegenüber der Verwendung von in Wasser dispergierten Harzen bei der elektrolytischen Abscheidung von Glimmer zu vergleichen, wurden Prüflinge von zwei parallelen Kupferstäben (als Stab X und Stab Y bezeichnet) hergestellt, welche die Abmessungen und die Anordnung besaßen, wie sie in Beispiel 4 beschrieben wurden. Die hergestellten Bäder für die elektrolytische Abscheidung enthielten 907,2 g (2 pound) Muskovit mit einer Korngröße von 0,044 mm (325 mesh), 2 g Ammoniumnitrat, 114 g (auf Peststoffbasis) 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

A1. Aguanel 513, ein wasserlöslicher Polyester, kommerziell verfügbar von der Firma Schenectady

Chemical Company.
A2. Aguanel 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.

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^Β· Was serdispers ionsharze

B1. Rhoplex TR-407, ein Acryldispersionsharζ, 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 Company.

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

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.

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. Andererseits wurden Wasserdispersionsharze viel stärker durch den elektrischen Abschirmeffekt beeinflußt, w" dies durch ein signifikant niedrigeres Verhältnis von I/A angezeigt wird.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III niedergelegt .

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Tabelle Harz-System

III

	Aquanel 513	Rhoplex TR-407	Stäbe	Innendicke I μπι (mil)	(70) (78)	Außendicke A μπι (mil)	( 98) ( 99)	Verhältnis I/A
	Aquanel 550	Rhoplex AC-1533			(57) (60)		( 98) ( 98)
A. Wasserlösliche Harze	GE 111-244	Rhoplex AC-1822	X Y	1778 1981 ,2	(80) (88)	2489,2 2514,6	(102) (112)	0,71 0,79
A1.	B. Wasserdispersionsharz	Cavalite	X Y	1447,8 1524		2489,2 2489,2		0,58 0,61
A2.	B1 .	X Y	2032 2235,2	(19) (19)	2590,8 2844,8	( 49) ( 52)	0,78 0,79
A3.	B2.			(42) (48)		(135) (120)
B3.	X Y	482,6 482,6	(45) (54)	1244,6 1320,8	(105) (115)	0,39 0,37
B4.	X Y	1066,8 1219,2	* *	3429 3048	* *	0,31 0,40
X Y	1143 1371,6	2667 2921	0,43 0,47
X Y			* *

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

Es wurden ähnliche Prüfstäbe hergestellt, wie sie in dem Dicken-Test verwendet worden waren und einer Spülung unter fließendem Wasser aus einem Wasserhahn unterworfen. Die Proben A1, 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 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 Verwendung von wasserlöslichen Harzen im Vergleich zu Wasserdispersionsharzen erzielt werden können.

Auf alle in der vorliegenden Beschreibung angeführten Patentschriften und Veröffentlichungen und insbesondere auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 9470.2-17MY-03031 wird ausdrücklich Bezug genommen und der Offenbarungsgehalt aller dieser Veröffentlichungen durch diese Bezugnahme in vollem Umfang in die vorliegende Anmeldung integriert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die in der Beschreibung erläuterten spezifischen Einzelheiten ;,_; ischränkt ist und daß verschiedenartige Modifikationen von einem Fachmann durchgeführt werden können, die jedoch von der vorliegenden Erfindung mitumfaßt werden.

Claims

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 mm bis 0,015 mm (88 bis 1000 mesh gemäß
U.S.-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.