改进的电泳沉积制造技术

在陶瓷制品的电泳沉积中，阳极是或者包含一种金属，该金属与溶解在溶剂中的金属盐中的金属相同。优选盐是硝酸镁。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电泳沉积的改进方法。在用于无机发光材料和其它电子领域的陶瓷粉末涂层的沉积中越来越多的使用电泳沉积。技术上基本涉及不锈钢阳极的使用，并且导电阴极浸渍在诸如异丙醇的有机液体中，在该有机液体中溶解有少量硝酸镁。将陶瓷粉末添加到电解液中，施加高直流(DC)电压以在阴极上沉积陶瓷粉末。一旦施加电压，陶瓷粉末变为带正电，被吸引到阴极。同时，在阴极形成Mg(OH)2，其作为陶瓷粉末的粘结剂。因为以Mg(NO3)2·6H2O的形式添加Mg(NO3)2，异丙醇不完全是无水的，有机液体中的少量水会提供某些离子导电性。大多数电泳沉积研究假定水经过电解作用放出氧和氢，即阳极反应阴极反应实际上，当阳极电位施加在金属阳极上时，在放出氧之前，金属(M)首先进行阳极氧化以在阳极表面形成。在含有非常有限量水的异丙醇的情况下，电解液非常高的电阻限制当前流过电池的电流(甚至当跨接电池施加300-350V时)为～1毫安/厘米2，大多数阳极电流用于氧化阳极。在阳极不可避免的会发生溶解作用，导致污染异丙醇电解液。源于阳极的阳离子和陶瓷粉末沉积在阴极上。在Greenwich大学(Carol Gibbons，Xiping Jing，Jack Silver，Aron Vecht，和Robert Withnall，电化学和固态快报(E1ectrochemical and Solid State Letters)，(1999年)，2(7)，357)的先前研究中已经显示通常使用的不锈钢阳极不适用于无机发光材料的沉积，因为沉积的铁会降低所沉积的无机发光材料的光致发光性能。我们已经证明，如果使用铜代替不锈钢作为阳极，其能防止掺杂铜的硫化锌无机发光材料的钝化，因为在ZnS∶Cu无机发光材料中Cu2+离子不会被还原，但是作为代替，电解液中的Cu2+离子会被还原。在电泳沉积过程中会消耗硝酸镁，但是镁阳极的使用会保证在溶液中连续供给Mg2+阳离子。这样使得Mg2+阳离子的量恒定，从而实现在连续生产过程中更加一致的电泳沉积涂层。除此之外，阴极反应涉及所沉积的无机发光材料的还原反应以及放出氢。在阴极放出的氢会降低沉积效率，而且在阴极电位下陶瓷粉末的还原会导致组分的改变，可能产生有害影响。而且，如果氢的放出是一种阴极反应，在此过程中会消耗水，导致电解液组成和电导率的改变。一种可替换的并且优选的方式是往电解液中引入可还原的物质例如氧，可以采用引入少量空气或氧气起泡的方式或者采用添加稀释的过氧化氢的方式，所以阴极反应将是还原氧这样在阳极反应中消耗的任何H2O会被替代，确保系统中的电解液保持恒定。除此之外，因为在电泳沉积涂层中，在比其它可还原物质的电位高得多的电位下发生氧的还原，所以通常用作无机发光材料涂层基底的掺杂铟的氧化锡玻璃或沉积粉末不会被还原。依据本专利技术提供一种陶瓷电泳沉积的方法，该方法包括使电流通过悬浮有陶瓷的液体，在该方法中的液体包括溶解有金属盐的溶剂，并且阳极包含一种与金属盐中的金属相同的阳极金属。在有机液体中所有金属阳极将被氧化并且释放出阳离子。例如，在含有诸如分别为硝酸盐的镁或铝盐的有机液体的电泳沉积中，镁和/或铝是优选的阳极。在需要将其它金属组合物掺杂到电泳涂层中的情况下，在电解液中引入氧，可以采用使空气或氧气鼓泡的方式或者采用添加能释放氧气的化合物例如稀释的过氧化氢的方式，防止电泳涂层以及基底发生还原作用，所述的基底例如通常用于无机发光材料涂层的掺杂导电铟的氧化锡玻璃基底。实际上，优选引入能在溶液或悬浮液中释放氧气的化合物，例如将过氧化氢引入到电解液中，因为其均匀分布在各处，并且没有鼓泡可以确保有效的电泳沉积。如果在有机液体中存在少量水，才可能发生氧的还原。所以，如果添加过氧化氢，优选以含有过氧化氢的水溶液形式添加。如果使用空气或氧气，需要在有机液体中添加少量水。在使用中，陶瓷与作为粘合剂的金属氢氧化物一起沉积在阴极上。所使用的溶剂可以是任何常规使用的溶剂，例如异丙醇。阳极可以由阳极金属或金属合全形成，或者可以由具有比阳极金属的电位高的载体金属形成，在阳极上存在至少部分遮盖阳极的阳极金属的层或带，所以阳极金属比载体金属优先进入溶液。载体也可以是诸如碳的导电材料。随着电流流动时阳极金属进入溶液形成金属离子，这些金属离子代替在阴极被中和的金属离子和陶瓷一起沉积成金属。这样使得金属离子浓度保持在更加恒定的水平，其导致电泳涂层更加一致的沉积。优选体系使用异丙醇作为溶剂，硝酸镁作为盐，阳极包含有金属镁。在溶剂中金属盐的浓度与在常规电泳过程中所使用的浓度相同。用实施例来描述本专利技术。实施例1-对掺杂铟的氧化锡玻璃阴极的效果在350伏特电位下，使用在异丙醇中的标准硝酸镁电解液，在用掺杂铟的氧化锡透明膜涂布的玻璃上电泳沉积发光无机发光材料粉末。由于在电解液中不添加过氧化氢或其它可还原物质，掺杂铟的氧化锡涂层还原为锡，导致在电泳沉积过程中在玻璃上生成变暗。这些变暗对玻璃的透明度有有害影响，并且影响显示器亮度的品质。实施例2-镁阳极在使用牺牲镁阳极的情况下，在350伏特电位下，在异丙醇中，使用没有添加剂添加的标准硝酸镁电解液，用铜和铝掺杂的硫化锌(ZnS∶Cu，Al)无机发光材料电泳涂布掺杂铟的氧化锡玻璃基底。用波长366nm的紫外光穿过玻璃基底照射涂布的无机发光材料。对该玻璃基底进行类似的光致发光测量。以每平方米坎德拉为单位，在玻璃基底上的12个测量点的数值如下面的表1所示，并且给出平均值。表1 实施例3-添加过氧化氢在电解液中添加0.3％的过氧化氢对于ZnS∶Cu，Al无机发光材料的光致发光的影响不含过氧化氢或其它适合的可还原物质的情况下，在无机发光材料晶格中Cu2+将被还原，发光减弱。当过氧化氢存在时，发光没有减弱。当用波长366nm的紫外光照射时，在一系列点测量中，穿过没有变暗产生的掺杂铟的氧化锡玻璃基底的发光明显好于有变暗产生的样品的发光。试验结果在使用牺牲镁阳极的情况下，在350伏特电位下，使用在异丙醇中添加有添加剂的标准硝酸镁电解液，用掺杂有铜和铝的硫化锌(ZnS∶Cu，Al)无机发光材料电泳涂布掺杂铟的氧化锡玻璃基底。用波长366nm的紫外光穿过玻璃基底照射涂布的无机发光材料。穿过该玻璃基底进行类似的光致发光测量。以每平方米坎德拉为单位，在玻璃基底上的12个测量点的数值如下面的表2所示，并且给出平均值。表2 如附图说明图1所示，其中A＝标准电解液(玻璃基底上有相当多的变暗)B＝标准电解液加水(玻璃基底上的变暗少于A)C＝标准电解液加过氧化氢(玻璃基底上没有变暗)从表中可以看出，玻璃基底的变暗降低了无机发光材料的综合性能。因为关于电泳沉积的所有先前工作都没有考虑涂层和基底的阴极还原作用(例如掺杂铟的氧化锡玻璃)，本专利技术可以应用于用于荧光屏、气体传感器、工艺陶瓷、氧化物粉末、合成品、燃料电池、场致发射显示器、超导薄和厚膜、沸石改性电极的制造、复合涂层、第二代固体燃料电池的薄电解质、聚合物链、在场致发光显示器中用于沉积的混合材料、催化剂载体、金刚砂和氮化硅瓷的反应连接、细化粉末沉积、锂电池电极的制造、陶瓷/陶瓷和金属/陶瓷复合涂层的生产、层状涂层、生物膜设计的细菌可控制沉积、源于水乳状液的电泳沉积、超导磁带的制备、沉积速度的控制、纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷电泳沉积方法，该方法包括使电流穿过悬浮该陶瓷的液体，在该方法中所述液体包括溶解有金属盐的溶剂，并且阳极包括与所述金属盐中的金属相同的阳极金属。

【技术特征摘要】
GB 2001-2-6 0102896.81.一种陶瓷电泳沉积方法，该方法包括使电流穿过悬浮该陶瓷的液体，在该方法中所述液体包括溶解有金属盐的溶剂，并且阳极包括与所述金属盐中的金属相同的阳极金属。2.如权利要求1所述的方法，其中阳极金属是镁或铝。3.如权利要求2所述的方法，其中金属盐是硝酸盐。4.如权利要求1到3任意之一所述的方法，其中阳极由阳极金属或阳极金属的合金形成。5.如权利要求1到3任意之一所述的方法，其中阳极由具有比阳极金属的电位高的电位的载体...

【专利技术属性】
技术研发人员：ACC蒋，AL利普曼，DP拉帕姆，DA戴维斯，J西尔弗，
申请(专利权)人：格林威治大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]