JP2008291338A - セラミックス成形体の製造方法とこれに使用する電気泳動装置。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電気泳動時の前記基材に対する直流電圧の印加を所定の周波数でON/OFFして行うセラミックス成形体の製造方法であって、サスペンション槽内に配置した陰極材と陽極材および、これらに直流電圧を印可する電源機構5とからなり、前記電源機構に電圧および電流調整構造と印可電圧のON/OFFパルス周波数を調整する周波数調整構造とが設けられている電気泳動装置を用いる。
【選択図】図15
Description
この問題を解決するために、非特許文献に示すような、ヒドロキノンなどの還元剤を溶媒(水)に添加し、発生酸素を水に転化する提案も見受けられる。
しかし、これでは、少ない量の還元剤では瞬く間にその機能が失われ気泡が発生するので、多量の還元剤を混入すると、セラミック粒子のサスペンションが不安定になる。
このようになる理由は定かではないが、ON/OFFのスイッチングを速くしていくと、イオン泳動の動静はスイッチング速度に追随できるが、電気二重層を従えて進む粒子は追随できず、慣性で泳動を続けるので、この速度差を印加電圧とそのON/OFF周波数にて調整することにより、結果的に気泡を発生させずに粒子を基材に堆積させることが可能となったと思われる。ON/OFF周波数をさらに上げると、気泡の発生も粒子の堆積も観察されなくなる。
このような推論からすれば、適正な周波数や電圧は粒子と電気二重層の性状やサスペンションの粘性に依存し、物質の種類、粒子径、粒子の表面状態、溶媒(水)のpHや他のイオン強度、サスペンション濃度等により適宜チューニングする必要があるものと思われる。
また、以下の実施例から見て、以下のことが予測できる。
印加する電圧を高くすると、粒子のモビリティーは増大し、膜厚の成長速度は速くなる。但し、イオンのモビリティーも増大するので、気泡を発生させずに粒子堆積膜を得るためには、ON/OFF周波数は高く設定する必要があり、その最適周波数の幅は狭くなる。
前述のように、粒子のみを泳動させる最適な周波数には多くの要素が複合的に作用し、理論的予測は困難であることから、実際のプロセスにおいては、サスペンションの状態に合わせてパルス周波数を適宜簡便にチューニングできる装置が好ましい。
サスペンションは、セラミック粒子としてアルミナ(住友化学AKP−50、平均粒径 0.2mm)を蒸留水に分散した。 濃度は、 5 vol%とし、pH 4.5 (HNO3で調製)にして、超音波ホモジナイザーにより分散して、水系サスペンションを得た。
通電の基本条件は、以下の通りとした。
電極基板:SUS304板材 (面積20x20mm2、電極間距離20mm)
電圧:20 Vまたは40 V
ONタイムの合計:3 min (ONタイム/OFFタイムは同じに設定)
パルス:KEITHLEY Model 2612 ソースメータを使用して、図14に示すようにパルスを発生させ、ON時間(T)、OFF時間(T)をms単位で調整した。また、パルスのON時間とOFF時間は同じとした。
堆積膜の状態
20msでも気泡の発生は見られないが、膜の平滑性で15msにやや劣る。
スイッチングが速すぎると粒子も堆積しない(10ms)。
40Vでは6msで気泡発生が完全に抑制された厚さ0.2mm程度の均一堆積膜の作成が可能であった。
これら結果を図1〜13と表1に求めて示した。
(1)は、水槽であって、セラミックス粒子を分散した水系エマルジョン(2)を貯留するためのものである。
(3)(4)は電極基板であり前記実施例1では、SUS304板材に当たる。上記実施例では、実験を容易にするためプレーンなものを例示したが、陰極基板(3)は、各種の形状に成形されたものを用いてもよく、又材質も、SUSに限らず、Fe、Ni、Co、Au、Ag、Cu、Pt、Al、Zn、Ti、V、Cr、Pd、Snやそれ以外のあらゆる金属および合金系材料、炭素系導電材料や導電性高分子材料などの非金属系導電材料にも適用できる。
(5)は、電源機構であって、電線(9)(10)により前記電極基板(3)(4)と電気的に接続されていて、パルス調整つまみ(6)、電流調整つまみ(7)及び電圧調整つまみ(8)が配置され、これらつまみにより、両電極への通電にあたり、電流、電圧及びON/OFFパルスを調整するようにしてある。
前記電源機構(5)内は、交流を直流に変換する変換器(51)、直流電流の電圧を調整する電圧調整器(81)、直流電流の電流値を調整する電流調整器(71)及び直流電流のON/OFFのパルス時間(T)を調整するパルス調整器(61)たから構成されている。
このようにして、電源から投入された交流電気を直流化し、その電圧、電流及びパルスを調整して、前記電極基板(3)(4)に直流電流を印加するようにしてある。
(2)水系エマルジョン
(3)(4)電極基板
(5)電源機構
(6)パルス調整つまみ
(7)電流調整つまみ
(8)電圧調整つまみ
(9)(10)電線
(51)変換器
(61)パルス調整器
(71)電流調整器
(81)電圧調整器
Claims (2)
- 帯電させたセラミックス粒子を水系サスペンションの電気泳動により基材に堆積させるセラミックス成形体の製造方法であって、前記電気泳動時の前記基材に対する直流電圧の印加を所定の周波数でON/OFFして行うことを特徴とするセラミックス成形体の製造方法。
- 請求項1に記載のセラミックス成形体の製造方法に使用する電気泳動装置であって、サスペンション槽内に配置した陰極材と陽極材および、これらに直流電圧を印加する電源機構とからなり、前記電源機構に電圧および電流調整構造と印加電圧のON/OFFパルス周波数を調整する周波数調整構造とが設けられていることを特徴とするセラミックス成形体の電気泳動装置。
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