电泳沉积成型



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   ElectrophoretiC DepositiOn(EPD)
  人们对电泳现象的认知已有200多年的历史。文献上报导电泳现象是印度科学家G.M.Bose在1740年首先发现的。到1807年前苏联学者Reuss首先观察到粘土颗粒在水中受到电场的诱导而产生移动。1927年巳Harsanyi利用电泳过程将ThO2及镍粉沉积在铂电极上。H·Vander Poorten及其同事们(1980-1988)研究了影响粘土泥浆电泳沉积的动力学因素。A.G.Dobrovol—sky(1977)及M.Mihailescu等(1991)曾用EPD法制造卫生陶瓷和墙地砖。到上世纪80年代该法用于研制先进陶瓷引起科技界的重视。在90年代以后,EPD法更广[泛地用于将水溶性及非水溶性浆料研制高性能陶瓷。此法虽然古老,但应用的范围却在不断地扩大。
  电泳成型的机理是在外加直流电场的作用F,胶体浆科的颗粒向着带反向电荷的电极方向移动。在颗粒迁移的作用下,浆料的度逐渐增加,使浆料失去稳定性,而令范氏吸引力起主导作用,最终逐步沉积到电极上,形成薄层或一定形状的坯体。
  采用电泳法成型时需安装阳极和阴极二个电极。对于成型陶瓷部件来说,阳极的形状要与部件的形状相适应。可用下列材料制成电:锌、铅、铝、不锈钢、石墨等。电泳沉积用的胶体浆料必须是稳定的悬浮体,就是说陶瓷粉体颗粒应均匀分散在介质中,而不是团聚在一起,这样才能独立地移至反向电极,或者说悬浮的颗粒要有高的电泳迁移性。
  Hamaker曾提出电泳沉积质量的关系式:
  m=CUeEt
  式中:
  m——单位面积电极上沉积的质量
  C——浆料中固相体积含量
  Ue——电泳迁移率
  E——电场强度
  t——沉积时间
  在整个沉积过程中许多参数实际上是在变化着的,而且荷电质点在电极上的沉积速度和沉积量的影响因素还有:悬浮体的粘度、相对介电系数、质点荷电量、电极面积、电极间距等。
  水溶性EPD浆料曾广泛用于制备珐瑯制品及卫生陶瓷,这是由于所用浆料的浓度要求不高,流变性能的要求也低;,可采用平均寿命较长的金属模具,能成型形状复杂的部件和涂层。由于EPD的灵活性大、可靠性强,需要的设备不很复杂,从而逐步用于制造多层陶瓷电容器、硫钠电池的β-A12O3管、陶瓷超导体器件、梯度功能陶瓷以及各种材料的涂层等。
  EPD也有其局限性,主要是当电流通过电极时会引起电化学反应(如水的电解、电镀反应、水的电渗等),使沉积的效率降低,沉降物不均匀。

信息来源:佛山陶瓷