SU1073600A1

SU1073600A1 - Device for producing ceramic specimens by electrophoresis

Info

Publication number: SU1073600A1
Application number: SU823521597A
Authority: SU
Inventors: Юрий Андреевич Дрягин; Алексей Павлович Никифоров; Валерий Александрович Папшев; Сергей Алексеевич Никифоров
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1984-02-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА , преимущественно дл определени фиэико-1июха11ически { свойств суспензий, содержащее два коаксиально расположенных электрода, один из которых.выполнен из металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из метсшла, о т л и ч а ю щ е е с тем, что, с целью noBbBiieHHH качества образцов, разделительн Ш пластина по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой из электропровод щего материала с коэффициентом электропроводности 4,010 - б,4110- Ом- см- СО оьDEVICE FOR MANUFACTURING CERAMIC SAMPLE BY ELECTROPHORESIS, preferably for determining fieiko-1iyuha11icheski {properties of suspensions, comprising two coaxial electrodes, one of kotoryh.vypolnen of metal mesh, and other - in the form of a separator plate of metsshla of t n and h and w Now, for the purpose of noBbBiieHHH sample quality, the separating plate по is lined with a metal foil of an electrically conductive material with a conductivity coefficient of 4,010 - b, 4110 Ohm-cm over the entire working surface. - SO o

Description

Изобретение относитс к литейному производству, а именно к устройствам дл электрофоретического изготовлени керамических образцов.The invention relates to a foundry, namely, devices for electrophoretic production of ceramic samples.

Известно устройство дл злектрофоретического изготовлени керамических образцов, содержащее источник питани , соединенный полюсами с емкостью дл исследуемой суспензии и с электродом, вьтолненным из диэлектрика, на поверхности которог нанесен токопровод щий слой Cl3.A device for electrophoretic production of ceramic samples is known, which contains a power source connected by poles to a container for the suspension being studied and to an electrode made of a dielectric, on the surface of which a conductive layer of Cl3 is applied.

Из.вестно также устройство, Kofciрое дл улуч1-)ени условий форкмровани обраэцсэв методом электрофореза имеет в качестве электрода металлическую сетку С2 3.It is also known that the device, Kofcro, to improve the conditions of forging of the processing of electrophoresis by means of electrophoresis, has the metal grid C2 3 as an electrode.

Однако эти устройства не обеспечивают качественного изготовлени образцов, так как токопровод щий слой обладает малой прочностью и снижает качество поверхности формируемых оёразцов.However, these devices do not provide high-quality fabrication of samples, since the conductive layer has low strength and reduces the surface quality of the formed samples.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому вл етс устройство, содержащее- два коаксиально расположенных электрода, один из которых выполнен из металлической сетки, а другой - в виде разделительной пластины из металла СЗЦ.The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is a device containing two coaxially arranged electrodes, one of which is made of metal mesh, and the other is in the form of a separating plate of metal SZTs.

В данном устройстве электрод выполнен в виде разделительной металлической пластины жесткой конструкции , на которой соответственно с двух сторон форглируютс образ ць). Отделение сформированных образцов от конструктивно кесткой пластины доджно проходить одновременно по всей контактной поверхности, что&л сохранить целостность образца. Однако образцы , полученные методом электрофортического осаждени из водных суспензий , обычно имеют сравнительно малую прочность и высокое содержани влаги (до 7 вес.% ) а значит различную гидравлическую адгезию в разных точках контактной поверхности, что при отделении вызывает возникновение напр жений в образцах, привод щих к образованию в них трещин или разрушений. Поэтому при испытании качества суспензии снижаетс объективность контрол .In this device, the electrode is made in the form of a separating metal plate of a rigid structure, on which, respectively, a specimen is forged on both sides. The separation of the formed samples from the structurally plate plate should simultaneously pass over the entire contact surface, which & l. Preserve the integrity of the sample. However, samples obtained by electrophoretic sedimentation from aqueous suspensions usually have relatively low strength and high moisture content (up to 7 wt.%), Which means different hydraulic adhesion at different points of the contact surface, which, when separated, causes stress to occur. to the formation of cracks or damage in them. Therefore, when testing the quality of the suspension, the objectivity of the control is reduced.

Целью изобретени вл етс повышение качества образцов.The aim of the invention is to improve the quality of the samples.

Дл достижени поставленной цели в устройстве дл изготовлени керамических образцов .методом электрофореза , содержащем два коаксидльно расположенных электрода, один из которых выполнен из металлической сетки , а другой - в виде разделительной пластины из металла, последн по всей рабочей поверхности облицована металлической фольгой из элект ропровой щего материала с коэфф циеитом электропрородности 4, ,41-10 Ом-- см .To achieve this goal, an electrophoresis method in the device for making ceramic samples contains two coaxially arranged electrodes, one of which is made of metal mesh and the other as a separating plate made of metal, the last one covered with metal foil made of electrodes. a material with a coefficient of electrical conductivity 4,, 41-10 ohm-- see

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - схема с сн ти фольги с образцов.FIG. 1 shows the proposed device; in fig. 2 is a diagram for removing foils from samples.

Устройство состоит из двух элек-г тродов 1 и 2, которые расположены коаксиально и креп тс на стойке 3 из диэлектрика. Электроды 1 и 2 могут перемещатьс по вертикали иThe device consists of two electrodes 1 and 2, which are arranged coaxially and mounted on a rack 3 of dielectric. Electrodes 1 and 2 can move vertically and

фиксироватьс ца заданной высотеfix a given height

стопором 4. Электрод 1 выполнен в виде замкнутой металлической сетки и стержн 5, оканчивающегос клеммой 6. Электрод 2, который раздел 5 ет полуфоркы 7 и 8, выполненные из диэлектрика и имеющие сквозные формообразующие полости, посредством шарнира 9 крепитс на стойке 3. Электрод 2. (раздел юща пластина /the stopper 4. Electrode 1 is made in the form of a closed metal grid and a rod 5 terminating in terminal 6. Electrode 2, which is section 5 of half-tails 7 and 8, made of a dielectric and having through forming cavities, is mounted on a rack by means of a hinge 9 . (separating plate /

0 облицован по всей рабочей поверхности металлической фольгой из электропровод щего материала 10 и имеет шину 11 с кле||«4ой 12 дл подключени к одному из полюсов источника0 is faced over the entire working surface with a metal foil of electrically conductive material 10 and has a bus 11 with adhesive || "4 12 for connection to one of the source poles

5 питани , а также ст гивающую пружину 13 и зажим 14.5 power supply as well as tension spring 13 and clip 14.

Металлическа фольга может быть ёшюминиевой или медной с коэффициентом электропроводности дл алюминиевой 4,010® , меднойThe metal foil can be either eschumin or copper with a coefficient of electrical conductivity for aluminum 4,010®, copper

6, Ом-Чсм-. 6, Om-Chsm-.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Дл электрофоретического формовате образца устройство опускаютFor an electrophoretic molded sample, the device is lowered

5 в ванну с исследуемой суспензией и на электроды подают напр жение от источника питани посто нного тока. После окончани процесса формообразовани устройство отключают от ис0 точника питани , извлекают из ванны и дают стечь излишку суспензии, снимают пружину 13 и, нажав на зажим 14, развод т полуфор1Ф1, отдел их вместе, с фольгой 10 от электро5 да 2. Затем-фольга отдел етс от образцов , путем последовательного свер .тывани - ст гивани с образца (фиг. 2), не создава -в нем заметных напр жений, а следовательно, какихQ либо разрушений; Это св зано с тем, что прочность сформированного образца примерно в 8-10 раз превышает прочность св зи фольги с образцом на линии изгиба. Эта разница тем больше, чем тоньше примен ема фольга , так как меньше становитс угол5, a voltage is applied from the DC power source to the bath with the suspension being studied and to the electrodes. After the shaping process is completed, the device is disconnected from the power source, removed from the bath and the excess suspension is drained, the spring 13 is removed and, pressing the clamp 14, dilute halfplate 1, separate them together with foil 10 from electro 5 From the samples, by sequential contraction - contraction from the sample (Fig. 2), without creating noticeable stresses in it, and therefore, no Q or damage; This is due to the fact that the strength of the formed sample is about 8-10 times greater than the bond strength of the foil with the sample on the bend line. This difference is the greater, the thinner the applied foil, as the angle becomes smaller.

отрыва. Необходимые качественные показатели образцов получают уже при толщине фольги 0,2 мм. Нижний предел толщины фольги составл ет 0,01 мм.detachment. The required quality indicators of samples are obtained already at a foil thickness of 0.2 mm. The lower limit of the foil thickness is 0.01 mm.

60 Уменьшение.толщины ниже 0,01 мм приводит к обрыву фольш при сн тии Споверхности образца и точечному пробою электричеством. Поэтому пределы толщин примен емой фольги соJ5 ставл ет отО,2 до 0,01 мм. Такое60 Reduction of the thickness below 0.01 mm leads to breakage of the fol- low when removing the specimen surface and the point breakdown by electricity. Therefore, the limits of the thickness of the applied foil CoJ5 is from 0 to 2 to 0.01 mm. Such

отделение металлической фольги от образцов обеспечивает им стабильно сохранение первоначально сформи-роЬаннЕлс СВОЙСТВ, а именно прочнос и качества поверхности. Результаты контрол свойств суспензи получаю стабильны и объектнвнымн.the separation of the metal foil from the samples ensures the stable preservation of the originally formed properties of the PROPERTIES, namely, the strength and quality of the surface. The results of the control of the properties of the suspension I get stable and objectively.

Образцы получают электрофорезом при .следующем режиме: иатф жеиие посто нно1ч тока 100 В, сила тока 1,5 А, продолжительность электрофореза 30 с. Samples are obtained by electrophoresis in the following mode: imatfiiii constant current 100 V, current 1.5 A, duration of electrophoresis 30 s.

Электрофоретическое осгикдение провод тиз суспензии следующего состава, мас.%:Electrophoretic smearing of a suspension of the following composition, wt%:

Песок КО315 41 Пылевидныйкварц КП-144Sand KO315 41 Dustyquartz KP-144

Электролит (20%-ный водный раствор гексаметофосфата натри )0,3 Вода 14,7 В зкость суспензии по ВЗ-4 составл ет 22 с. Из каждой свежей порции суспензии объемом 5 л формиElectrolyte (20% aqueous solution of sodium hexametophosphate) 0.3 Water 14.7 The viscosity of the suspension according to VZ-4 is 22 seconds. From each fresh portion of the suspension of 5 l form

,руют электрофорезом по 3 образца и испытывают в одинаковой с иэго товлением очередности. При испытании определ ют прочность при изгибе и усили е отрыва фольги от образца, измен материал фольги и ее толщину .Electrophoresis was performed on 3 samples and tested in the same order of magnitude. During the test, the flexural strength and tear strength of the foil from the sample are determined by changing the foil material and its thickness.

Изготовление образцов провод т сле дующим образом-.The preparation of the samples is carried out as follows.

Разделительную пластину устрой0 ства облицовывают металлической фольгоК из электропровод щего материала с коэффициентом электропроводности 4-10 - б,41«10 ОМ см- и прижимают полуформами из диэлектрика, опускают собранную форму в ванну с The dividing plate of the device is faced with a metal foil of electrically conductive material with an electrical conductivity coefficient of 4–10 - b, 41 10 10 ohm cm - and pressed with dielectric half-molds, lowering the assembled form into the bath with

5 исследуемой суспензией. Затем провод т электрофорез, обсыпку, разборку устройства, выдержку образца на воздухе в течение 30 мин и отделение фольги от образца. Испытани образца 5 investigated suspension. Then electrophoresis, sprinkling, disassembling the device, holding the sample in air for 30 minutes and separating the foil from the sample are carried out. Test specimen

0 на изгиб провод т по стандартной методике,.0 for bending is carried out by the standard method ,.

Результаты ирпытаний (средние ; по трем измерени м ) представлены в таблице..The results of the tests (average; in three dimensions) are presented in the table ..

Как из таблицы, усилие . отрыва фольги от поверхности образца уменьшаетс с уменьшением ее толщины . При толщине фольги 0,2мм усилие отрыва соизмеримо с прочностью образца, поэтому образец сохран ет свою целостность. При толщиие фольги 0,4 мм усилие отрыва превышает прочность образца и при отделении деформи оует и разрушает образец.. Поэтому верхний предел толщины фольги выбирают авным 0,2 мм. При толщине фольги менее 0,01мм происходит ее разрыв и электрический пробойAs from the table, effort. tearing off the foil from the surface of the sample decreases with decreasing thickness. With a foil thickness of 0.2 mm, the pullout force is commensurate with the strength of the sample, therefore the sample retains its integrity. When the foil is 0.4 mm thick, the peel force exceeds the strength of the sample and, when separated, deforms and destroys the sample. Therefore, the upper limit of the foil thickness is chosen as 0.2 mm. When the foil thickness is less than 0.01 mm, it breaks and electrical breakdown occurs.

при подключении электрического тока, поэтому нижний предел толщины фольги выбирают равным 0,01 мм.when connecting the electric current, therefore, the lower limit of the foil thickness is chosen to be 0.01 mm.

Предлагаемое устройство позвол ет получать кач€ ственшле образиы без их разрушений при применении фольги с толщиной от 0,01 до 0,2 мм. При изготовлении керамических образцов с применением известного способа СЗ получить стабильных результатов по прочности не удалось. В образцах имелись микротрещины, деформации, а большинство образцов полностью разру иалось, Положительный эффектThe proposed device allows to obtain qualitatively without their destruction when using foils with a thickness of from 0.01 to 0.2 mm. In the manufacture of ceramic samples using the known method SZ, it was not possible to obtain stable strength results. There were microcracks, deformations in the samples, and the majority of the samples were completely destroyed. Positive effect

от применени предлагаемого устройства достигают за счет повышени тоности изделий, сокращени формовочных материалов, повышени культуры производства.from the application of the proposed device is achieved by increasing the fineness of products, reducing molding materials, increasing the production culture.

Предварительный расчет экономической эффективности показал, что экономи средств составл ет около 2,8 руб на 1 кг литой продукции в производстве точного лить . Учитыва объемы производства точного лить , годовой-экономический эффект может составить около 50 тыс.руб. только по литейному производству.A preliminary calculation of economic efficiency has shown that savings of about 2.8 rubles per 1 kg of cast products in the production of exact casting. Taking into account the production volumes of exact casting, the annual-economic effect can be about 50 thousand rubles. only foundry.

Claims

DEVICE FOR MAKING CERAMIC SAMPLES BY ELECTROPHORESIS, mainly for determining the physicomechanical properties of suspensions, containing two coaxially arranged electrodes, one of which is made of a metal mesh, and the other is in the form of a dividing plate of metal, In order to improve the quality of the samples, the separation plate over the entire working surface is lined with a metal foil of an electrically conductive material with a conductivity coefficient of 4.0 * 10- - 6.41'10 ^ Ohm 's m

* 4 СО

1073.600