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电泳沉积技术在材料制备中的应用随着科技的不断发展，材料制备技术也越来越成熟。
其中，电泳沉积技术作为一种常用的材料制备方法，已经广泛应用于领域。
本文将对电泳沉积技术的原理、应用及优缺点进行简单介绍和分析。
一、电泳沉积技术原理电泳沉积技术是一种静电吸附，在电极上沉积带电颗粒的技术。
电泳沉积的基本原理是，当有电泳物质被悬浮在导电介质中时，在外加电场下，电荷被分离并被移向与电极相反的位置。
物质颗粒由于表面带正负电荷，会随着电场的强度而运动，并沉积在电极表面。
在这个过程中，电极的电荷密度对颗粒水平的运动速率、沉积速率以及颗粒在沉积过程中的交替反转起到重要作用。
最终，电极表面上的颗粒形成了一层厚度平均、均匀分布的涂层。
二、电泳沉积技术应用电泳沉积技术广泛应用于材料制备领域，主要用于以下几个方面：1、涂层制备。
电泳沉积技术可以制备具有一定厚度和均匀性的涂层。
由于涂层的成分、厚度和性质可以通过改变电泳物质、电场强度以及沉积时间等因素来调节，从而可以得到不同性质的涂层材料。
该技术已经广泛应用于汽车、建筑和电子等领域。
2、微纳米颗粒制备。
由于电泳沉积技术可以对颗粒的尺寸、形状和表面性质进行控制，因此该技术被广泛应用于微纳米颗粒制备领域。
目前，该技术已经成功制备出各种具有特定性质的微纳米颗粒，如银、金、镍等金属纳米颗粒及其复合物。
3、生物材料制备。
生物材料制备需要控制生物材料表面的静电电荷。
电泳沉积技术可以通过调节电场强度、离子浓度和缓冲剂的种类等因素，来控制生物材料表面的电荷状态。
因此，该技术在生物医学材料和生物分析领域得到广泛应用。
三、电泳沉积技术的优缺点电泳沉积技术作为一种材料制备方法，它具有以下优点：1、制备过程简单、易于控制。
电泳沉积技术只需要一个导电基底、一个电源和一段电线，制备过程比较简单，且可以通过改变电源电压、电极距离等参数来控制颗粒沉积过程。
2、涂层均匀性好。
由于电泳沉积技术的工作原理，电沉积颗粒可以从疏松、无序气溶胶中长出一层致密、均匀、厚度可控的涂层。
电泳沉积制备纳米涂层材料的研究与应用
电泳沉积是一种广泛应用于制备纳米涂层材料的技术。
它是通过电场驱动的原理，在电解液中溶解或悬浮纳米材料的同时加上电场，使其沉积在带电极上，从而形成高质量的纳米涂层。
这种技术具有制备纳米涂层材料的高效、低成本和高可控性等优点，因此在各种领域的应用越来越广泛。
电泳沉积纳米涂层材料的制备获取了高质量、高纯度和均匀性好的涂层材料。
在这个过程中，需要选择合适的电解液以及纳米材料来实现。
此外，电泳沉积的过程较为简单，易于控制，可以通过改变电场强度、时间、温度等因素来调整涂层的性能。
在材料科学领域，电泳沉积纳米涂层材料被广泛应用于制备复合材料、电池材料、光学薄膜等领域。
例如，在制备锂离子电池材料时，电泳沉积纳米涂层材料可以提高电池的循环性能和稳定性。
另外，在光电材料领域，电泳沉积的纳米涂层可以提高材料的透明度和抗反射性能。
除了材料科学领域，电泳沉积纳米涂层材料还被应用于生物医学、环境科学和
纳米传感领域。
在生物医学领域，电泳沉积可以用于制备用于成像的生物标记物材料。
在环境科学领域，电泳沉积可以用于制备用于污染清除的催化剂材料。
在纳米传感领域，电泳沉积可以用于制备纳米结构传感器，实现对微小物质的检测。
总之，电泳沉积纳米涂层材料作为一种新型的涂层制备技术，具有制备高质量、高纯度和均匀性好的材料的优点，被广泛应用于各种领域。
随着技术的进步和人们对纳米材料研究的深入，电泳沉积纳米涂层材料的应用前景将更加广阔。
水热电泳沉积功能陶瓷涂层技术的研究进展*杨文冬,黄剑锋,曹丽云,夏昌奎(陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,西安710021)摘要 水热电泳沉积技术结合了水热法和电泳沉积法的优点,是近几年发展起来的制备功能涂层的重要工艺技术,有着良好的应用前景。
详细介绍了水热电泳沉积技术的原理、影响沉积工艺的因素,概述了水热电泳沉积动力学并总结了该技术在制备功能陶瓷涂层上的应用。
指出水热电泳沉积技术是很有发展前景的涂层制备工艺;在进行水热电泳沉积应用研究的同时,应进一步开展其理论研究,探索水热电泳沉积技术的原理,建立合理的具有指导意义的理论及数学模型。
关键词 水热电泳沉积 涂层 应用中图分类号:T B 332 文献标识码:AH ydrothermal Electrophoretic Deposition T echnolog y and Its A pplicationin Preparing Functional CoatingsYA NG Wendong,H U ANG Jianfeng ,CA O Liyun,XIA Changkui(K ey L abo rato ry of A ux iliar y Chemistry &T echnolo gy for Chemical Indust ry o f M inistr y o f Educat ion,Shaanx i U niv ersity of Science &T echno log y,Xi .an 710021)Abstract H ydro ther mal elect rophor et ic deposition technolo gy is a promising way to depo sit functional coat ing s in recent years.Depo sitio n mechanisms and effects of the pro cess par ameters are intr oduced.K inet ics and a pplicat ion of this techno lo gy are summa rized.T he dev elopment directions and applications abo ut this techno lo gy in future must be w ide.T he further researches w ill be focused o n explo ring the principle of hy dr othermal electr ophoretic deposit ion and setting up a reasonable theor et ical as w ell as mathematical model.Key words hy dr othermal electro pho retic depo sitio n,co atings,application*国家自然科学基金(50772063);教育部博士点基金(20070708001);陕西省自然科学基金(SJ08-ZT 05);教育部新世纪优秀人才支持计划基金(N ECT -06-0893);陕西科技大学研究生创新基金资助杨文冬:男,1985年生,硕士生,主要从事高温抗氧化涂层方面的研究 E -mail:w endong_2007@水热法又称热液法,是指在密闭容器中以水或其他有机溶剂作为溶媒,在一定的温度、压力(即在超临界流体状态)下研究、制备、加工和评价材料的一种方法[1-3]。
电泳工艺和搪瓷工艺的区别
电泳工艺和搪瓷工艺是两种不同的表面处理工艺，其主要区别如下：
1. 工艺原理：电泳工艺是利用电泳涂装基本原理进行表面涂装的过程，通过电场作用使涂料颗粒在电极表面沉积形成涂层；搪瓷工艺是将瓷釉涂在金属或其他材料表面，利用高温烧结使瓷釉与基材牢固结合。
2. 适用材料：电泳工艺适用于金属、塑料等可导电材料的表面涂装；搪瓷工艺适用于金属、石英、陶瓷等材料的表面涂装。
3. 抗腐蚀性：电泳工艺的涂层具有较好的抗腐蚀性，可以在一定程度上延长基材的使用寿命；搪瓷工艺形成的瓷釉涂层密封性好，具有很好的耐腐蚀性。
4. 表面效果：电泳工艺涂层的颜色比较单一，通常为单色或者少数几种颜色；搪瓷工艺可以制作出多种颜色的瓷釉，具有更丰富的表面效果。
5. 使用环境：电泳工艺涂层可适用于室内和室外环境，但在强酸、强碱等特殊环境下容易受损；搪瓷工艺制成的涂层具有很好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于各种恶劣环境下的使用。
总之，电泳工艺和搪瓷工艺在工艺原理、适用材料、抗腐蚀性、表面效果和使用环境等方面存在明显的不同。
选择哪种工艺要根据具体的应用需求和材料特性进
行综合评估。
电泳沉积技术在材料制备中的应用研究摘要：电泳沉积技术是一种常用的材料制备技术，其通过在电场作用下将带电微粒电泳移动至电极表面，从而实现材料的沉积和表面修饰。
本文将深入探讨电泳沉积技术在材料制备中的应用研究，包括该技术的原理、常见材料的制备方法以及优缺点，并结合实际应用案例进行讨论。
一、引言电泳沉积技术是一种通过外加电场将悬浮粒子沉积在电极表面的技术，被广泛应用于材料制备、薄膜涂覆以及表面修饰等领域。
在这种技术中，被电场操控的材料可以从纳米级到宏观尺度，且可以沉积在各种形状的基底上。
由于其简单性和高效性，电泳沉积技术逐渐成为材料科学领域中备受关注的研究热点。
二、电泳沉积技术的原理电泳沉积技术基于带电颗粒在电场力作用下的移动行为。
在电场中，带电颗粒会受到电荷相互作用力和电场力的影响，从而发生电泳移动。
具体来说，当外加电场中带有电荷的微粒悬浮液与电极接触时，粒子受到外力作用向电极平面运动，最终在基底表面沉积形成膜层。
这种沉积过程可以通过调节电极电压、时间、悬浮液浓度等参数来控制，从而实现不同材料的制备。
三、常见材料的制备方法1. 金属材料：电泳沉积技术在金属材料的制备中具有广泛的应用。
从黄金、银、铜等贵金属到铁、铝等常见金属，均可以通过电泳沉积技术实现。
研究人员通过调节悬浮液的pH值、电极电势等参数，实现了金属材料的纳米颗粒制备、多层膜生长等。
这些金属材料在催化、电子器件等领域有着重要的应用前景。
2. 陶瓷材料：电泳沉积技术在陶瓷材料的制备中也具有广泛的应用。
以氧化铝为例，研究人员通过调节pH值、悬浮液浓度和处理温度等参数，实现了氧化铝的制备。
此外，电泳沉积技术还可以用于制备其他陶瓷材料，如二氧化钛、氧化锆等。
这些陶瓷材料在能源、环境等领域的应用潜力巨大。
3. 复合材料：电泳沉积技术还被用于制备各种复合材料。
通过选择不同的基底和悬浮液成分，可以制备具有特定功能的复合材料。
例如，通过在基底上沉积碳纳米管和聚合物，可以制备具有导电性和强度的复合薄膜。
第38卷第5期2011年北京化工大学学报（自然科学版）Journal of Beijing University of Chemical Technology （Natural Science ）Vol．38，No．52011电泳沉积法制备氧化铝陶瓷膜的研究陈晓晓魏刚张元晶付国柱乔宁*（北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029）摘要：以工业级陶瓷片为支撑体，氧化铝溶胶为电泳液，采用电泳沉积的方法制备了氧化铝陶瓷膜。
当在30V的电压条件下电泳3min ，经沉积－干燥－烧结工艺，反复进行3次后，即可得到氧化铝纳滤膜。
采用SEM 和液－液排除法等手段对纳滤膜进行表征，结果表明，膜厚在50μm 左右，孔隙率为31.51%，平均孔径为3.1nm ，孔径分布为2.88 5.76nm 。
性能测试表明，氧化铝纳滤膜对无机污染物和有机污染物均有强的截留作用，且性能较稳定。
关键词：电泳沉积；氧化铝陶瓷膜；截留率；废水处理中图分类号：TQ174.7收稿日期：2011－04－04基金项目：国家“863”计划（2009AA03Z803）第一作者：女，1985年生，硕士生*通讯联系人E-mail ：qiaoning@mail．buct．edu．cn引言纳滤是介于反渗透与超滤之间的一种以压力为驱动的新型膜分离技术。
纳滤膜是一种具有纳米级孔径，其截留分子量在200 1000之间［1］的膜。
无机纳滤膜因具有高温热稳定性强、生物化学稳定性好、对有机溶剂的抵抗性佳、易再生、易清洗、寿命长等优势而得到了广泛关注。
目前，制备无机纳滤膜的最主要方法为溶胶－凝胶法［2］。
然而，溶胶－凝胶法制备纳滤厚膜的成膜工艺繁琐，效率低且难以进行控制。
电泳沉积法是近年发展起来的新型制膜技术，是一种在外加电场的作用下，由胶体粒子在分散介质中向电极迁移后沉积在电极表面，并通过颗粒团聚形成均质膜的方法。
Ryan 等［3］用浓黏土浆料于70V 电压、8A 电流在孔性石墨模具上沉积15min ，制成了1cm 厚的陶瓷膜。
工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理及过程
随着技术的不断发展，工业陶瓷已经广泛的应用于化工、机械制造、生物医学等各个领域，并随着性能的提升逐步扩大应用范围，随之的成型工艺也越来越多，下面科众陶瓷为大家带来工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理及过程
1. 工业陶瓷电泳沉积成型的工艺原理
电泳沉积的基本原理是：由于分散于悬浮液中的粒子是带电的，在电场作用下必须发生定向移动，根据DLVO理论，电解质浓度的增加可以诱发胶体体系的聚沉。
在外加电场的作用下可使电极附近的电解质浓度增加，其结果相当于降低了电极附近的电位，从而使粒子在作为电极的试样表面发生絮凝。
电沉积一般不能直接使涂层与基体产生牢固地结合，通常沉积后还需要进行后续热处理来强化涂层与基体的结合力。
碳化硅陶瓷环
(1)工业陶瓷电泳沉积成型的工艺过程
电泳沉积工艺包括制备稳定的悬浮液，悬浮液中颗粒之间的相互作用，颗粒在电场下的定向运动和在电极上的沉积过程。
①制备稳定的悬浮液
制备含有原料粉体的稳定的悬浮液是电泳沉积的前提。
电泳沉积料浆的悬浮和稳定原理与注浆成型料浆及原位凝固成型料浆的稳定原理是相同的。
②电泳沉积过程
悬浮液中的固体颗粒之所以在电极上沉积，主要是由于电极附近电解质浓度升高而发生颗粒絮凝．其结果使电极附近的电位降低。
荷电的固体颗粒在电极表面发生电化学氧化还原反应，变成电中性，从而沉积在电极上而静止。
电沉积的速率对于沉积厚度的控制非常重要。
Hamaker提出了电泳沉积物质量与悬浮液的浓度、沉积时间、沉积电极表面积和沉积电场强度成正比。
电泳沉积技术电泳沉积技术是一种常用的表面涂覆技术，通过电化学的方法将物质沉积在导体上，广泛应用于材料科学、化学工程等领域。
本文将对电泳沉积技术的原理、应用以及发展前景进行介绍。
一、电泳沉积技术的原理电泳沉积技术是利用电场的作用，使带电颗粒在电场的驱动下向电极移动，并在电极表面沉积的一种技术。
其原理可以简单地理解为：在电解液中加入所需的物质颗粒，然后通过施加外加电场，使物质颗粒在电场力的作用下向电极表面运动，并在电极表面沉积形成涂层。
1. 表面涂层：电泳沉积技术可以实现对导体表面的均匀涂覆，形成一层保护膜，提高材料的防腐蚀性能和抗氧化性能。
2. 纳米材料制备：通过调节电泳沉积的条件，可以制备出具有不同形貌和尺寸的纳米颗粒，用于制备纳米材料和纳米器件。
3. 模板制备：电泳沉积技术可以制备出具有复杂形貌和微纳尺度结构的模板，用于制备微纳米结构材料。
三、电泳沉积技术的优势1. 均匀性好：电泳沉积技术可以实现对导体表面的均匀涂覆，形成均匀的涂层。
2. 操作简便：电泳沉积技术不需要复杂的设备和条件，操作简便，适用于大规模生产。
3. 节能环保：电泳沉积技术是一种无废水、无废气的绿色制备技术，对环境友好。
四、电泳沉积技术的发展前景随着纳米材料和微纳米结构材料的广泛应用，电泳沉积技术也得到了越来越多的关注。
未来，电泳沉积技术有望在材料科学、能源领域、生物医学等领域发挥更大的作用。
同时，随着科学技术的不断进步，电泳沉积技术也将不断改进和创新，提高其沉积效率和涂层质量。
电泳沉积技术是一种重要的表面涂覆技术，具有均匀性好、操作简便、节能环保等优势。
随着纳米材料和微纳米结构材料的广泛应用，电泳沉积技术的发展前景十分广阔。
相信在不久的将来，电泳沉积技术将在各个领域发挥重要作用，推动科技创新和产业发展。
电泳沉积功能陶瓷涂层技术收稿日期:1999-11-29作者简介:张建民(1965~),男,博士,副教授,长期从事电化学及功能材料方面的研究工作张建民 杨长春 石秋芝 程鹏里(郑州大学化学化工学院,郑州 450052)摘 要:本文评述了功能陶瓷悬浮液的稳定性、电泳沉积技术原理、以及该技术在制备生物陶瓷、超导陶瓷、铁电陶瓷、耐磨耐高温陶瓷等功能陶瓷涂层方面的应用。
讨论了电流、电压、分散介质及功能陶瓷本身特性等因素对电泳沉积过程和功能陶瓷沉积层性能的影响。
关键词:电泳沉积;功能陶瓷;悬浮液;复合材料中图分类号:TQ174 文献标识码:D 文章编号:1001-9642(2000)06-0036-051 引 言随着现代科学和技术的发展,功能陶瓷/金属复合材料在各方面应用极为广泛。
用一定的工艺将各种功能陶瓷均匀地涂覆在基底金属(或合金)材料表面,得到的复合材料既具有金属(或合金)良好的物理机械性能,又兼具各种功能材料的优点,如耐热性、耐磨性、耐蚀性、超导性及生物活性等,因而受到世界各国科学家和工程技术人员的高度重视。
制备功能陶瓷/金属复合材料目前主要采用的涂层技术有等离子喷涂、物理和化学气相沉积、电化学沉积、粉末冶金及自蔓延高温合成等方法,然而所有这些方法都存在一些不足之处[1]。
电泳沉积(Electrophoretic De position,EPD)技术具有许多其它方法无可比拟的优点,近年来广泛应用于制备各种功能陶瓷/金属复合材料。
首先,电泳沉积技术是一种温和的表面涂覆方法,可避免高温过程引起的相变和脆裂,有利于增强基底金属与陶瓷涂层之间的结合力;其次,电泳沉积过程是非直线过程,可以在形状复杂和表面多孔的金属材料表面制备均匀的功能陶瓷沉积层;另外,电泳沉积方法还具有所需设备简单,操作方便、沉积工艺易控制等优点,因此该技术在制备功能陶瓷/金属复合材料方面引起了国内外的普遍重视和浓厚的研究兴趣,具有广阔的前景。
2 功能陶瓷悬浮液的稳定性制备性能稳定的悬浮液是EPD 法形成功能陶瓷沉积层的前提。
用一定的方法将所要沉积的陶瓷微粒分散于无机或有机分散介质中,得到性能稳定的悬浮液,即可用作电泳沉积。
由于悬浮液是一个热力学不稳定体系,陶瓷微粒有相互聚结而降低其表面积的趋势,因此要得到稳定的悬浮液必须使功能陶瓷微粒表面荷电。
陶瓷微粒在与极性介质如水、乙醇、异丙醇等接触的界面上,由于发生电离、离子吸附或离子溶解等作用,使得陶瓷粒子的表面或者荷正电,或者荷负电。
例如Al 2O 3、Z rO 2和La 2O 3等陶瓷微粒分散于乙醇介质中,粒子表面荷电过程涉及如下三个步骤[2]:1)氧化物陶瓷表面碱性活性点吸附乙醇分子,2)在陶瓷微粒表面氢原子转移到表面碱性活性点而使吸附的乙醇分子发生解离,3)C 2H 5O -脱附进入悬浮液,陶瓷微粒荷正电:ZrO 2+C 2H 5O H =Zr O 2HOC 2H 5(1)ZrO 2HOC 2H 5=[Zr O 2H]+[OC 2H 5]-(2)[Zr O 2H]+[OC 2H 5]-=[Zr O 2H]++C 2H 5O -(3)无论在水溶剂还是在甲醇、乙醇、2-异丙醇、丁醇、戊醇等非水溶剂中,功能陶瓷微粒均需要一定的时间才能形成稳定的悬浮液。
如新配制的磷酸三钙和羟基磷灰石悬浮液,施以300-600V 的电压,悬浮液的体积浓度从0 1%上升到8 0%均得不到陶瓷沉积层;体积浓度为0 1%-2 0%的悬浮液,陈化30天后还没有沉积层形成,只有在陈化45天之后才能得到磷酸钙陶瓷沉积层3。
在加入适量1MHCl 后,新配制体积浓度1 0%-8 0%的悬浮液均能得到生物活性陶瓷沉积层。
由此可见功能陶瓷形成稳定的悬浮液有一个临界陈化时间,此值与悬浮液的浓度和粒子的表面化学性质有关,加入适量的强酸能大大缩短临界陈化时间。
只有在临界陈化时间之后才能得到电泳沉积层,在这个时间之前无论如何改变电化学实验条件都不能得到陶瓷沉积层。
悬浮液的浓度、陈化时间和添加剂的加入量似乎能影响悬浮液中粒子的分散程度,进而也影响沉积层的性能。
陶瓷微粒表面带何种电荷,除与功能陶瓷本身性质有关外,还与悬浮液的p H 值,添加剂的种类及浓度等因素相关。
对于非质子型有机溶剂,必须加入表面活性剂或其它添加剂等能够被功能陶瓷吸附的物质,才能形成稳定的陶瓷悬浮液。
3 电泳沉积功能陶瓷基本原理悬浮于溶液中的带电粒子在电场作用下发生定向移动第36卷第6期2000年12月中 国 陶 瓷CHINA C ERA MICSVol.36No.6Dec.2000的现象称之为电泳。
悬浮液中荷电的固体陶瓷微粒在电场作用下发生定向移动并在电极表面沉积的现象称之为电泳沉积。
由于电泳沉积的功能陶瓷种类繁多且其现象比较复杂,目前对其机理存在各种解释。
比较有代表性的理论主要有如下两种:3 1 电化学沉积机理该理论认为功能陶瓷之所以在电极上沉积是由于荷电微粒在电极表面发生电化学氧化还原反应的缘故[4,5],因此电泳沉积是有荷电陶瓷悬浮微粒在电场力作用下的迁移过程(电泳)和荷电微粒在电极表面的电极反应(电化学作用)两个串联步骤组成。
下面我们用电化学沉积机理模型来阐述四方晶氧化锆(TZ P)陶瓷和碳化硅晶须(SiC)的电泳沉积过程。
在制备以水为分散介质形成的TZP 陶瓷和SiC 晶须悬浮液时,常常加入聚丙烯酸铵(PP A)作为分散剂。
PPA 在水溶液中发生解离[6]:SiC 晶须和TZP 微粒与P PA -发生化学吸附而使晶须和微粒表面荷电,形成稳定的悬浮液。
在电场作用下荷负电的固体微粒和晶须向正极迁移并在电极表面释放电子发生电化学氧化反应,使微粒和晶须连同P PA 一起沉积于基底表面[7]。
除上述沉积过程外,在阳极表还可能存在其它电化学氧化还原过程,如氧气析出反应:4OH --4e 2H 2O+O 2(7)因此控制不同的槽电压,电极表面可能发生不同的沉积反应。
例如电泳沉积 -Al 2O 3时,若施加电压超过500V,沉积产物中含有气泡[8],这种现象说明电极表面不仅有陶瓷微粒沉积而且存在气体析出反应。
3 2 基于D LVO 理论的沉积机理用半透膜把沉积电极和悬浮液隔开,溶液可以透过半透膜进入沉积电极和半透膜组成的空腔内,而荷电的陶瓷微粒不能透过半透膜。
施加一定的直流电压后,实验发现在半透膜上形成了陶瓷沉积层[9],据此认为电极表面的电化学氧化还原反应并不是电泳沉积功能陶瓷层所必须的,提出了基于D LVO 理论的沉积机理[10]。
悬浮液中的荷电陶瓷微粒存在相互排斥能和相互吸引能。
基于DL VO 理论可以计算各种形状粒子之间在不同的情况下相互吸引能和相互排斥能,粒子间总的作用能(E)(包括排斥能和吸引能)与其距离D 的关系曲线如图1所示。
从图中可以看到,微粒沉积需要克服一定高度的势能垒(E b )。
当电极上施加一定电压后,悬浮液中荷电陶瓷微粒发生定向移动,若陶瓷微粒A 优先到达电极表面或停止于半透膜上,这时陶瓷微粒B 在向电极表面或半透膜靠近时,就要受到陶瓷微粒A 的排斥作用力。
若施加的电压能够克服粒子间的势垒高度(E b ),则能够得到功能陶瓷电泳沉积层;若施加的电压大小,不能越过粒子间的势垒高度(E b ),则基底表面没有陶瓷沉积层形成。
基于DL VO 理论,可以通过计算得到功能陶瓷电泳沉积所需要的最小电场强度[11]。
图1 微粒间相互作用能(E)与其距离(D)之间的关系曲线4 电泳沉积(EPD)各种功能陶瓷4 1 生物陶瓷羟基磷灰石(Ca 10(PO 4)6(O H )2)、磷酸三钙及其它钙磷类生物陶瓷,具有良好的生物活性和生物相容性,但由于力学性能较差,限制了其在人体荷重部位的使用,为此人们利用各种方法将其涂覆到医用金属或合金材料表面上。
在生物医用材料研究领域电泳沉积钙磷生物陶瓷层是一个相当活跃的研究课题。
由于钙磷类生物陶瓷在水溶液中不容易得到性能稳定的悬浮液,因此一般多在非水介质形成的悬浮液中电泳沉积钙磷陶瓷。
Duchey ne 及其合作者从异丙醇悬浮液中,使用60-300V/c m 直流电压,沉积10-120秒时间,于钛板[12]和多孔钛[13]基底上得到表面均匀的羟基磷灰石电泳沉积层。
对乙醇、酰胺及其它有机溶剂悬浮液中钙磷生物陶瓷的电泳沉积也进行了广泛的研究[14]。
Kaps [15]从戊醇或2-丁醇悬浮液中,于钛电极上电泳沉积羟基磷灰石和氟基磷灰石混合物,得到的沉积层与基底金属之间的结合力高达20MPa 以上,他们认为这样强的结合力是由于在烧结过程中形成了二氧化钛中间过渡层的缘故。
在生理水溶液条件下:pH=7.4,t =37.4 ,[Ca 2+]=1.9-2.6mM,已有人对电泳沉积钙磷生物陶瓷进行了研究[16],并考察了电压、电流、两电极之间的距离及沉积时间等实验因素对沉积层形成的影响。
4 2 耐磨、耐高温陶瓷三氧化二铝是这类功能材料中最重要的一种陶瓷,同时也是电泳沉积技术研究最多的一种化合物。
Choudhary 等人[17]将5-10 mAl 2O 3分散于水中,调节pH 值使之形成37 第36卷第6期张建民等 电泳沉积功能陶瓷涂层技术稳定的悬浮液,使用30V 的电压,系统研究了电泳沉积过程pH 值与迁移率 电位、电导率、黏度、沉积重量/厚度等因素之间的相互关系,实验表明当p H =8.3时沉积90秒后得到的沉积物量达到最大值。
对0 2-0 6 mAl 2O 3形成的悬浮液,施加50-300V 电压,研究了电流为5-200mA 的电泳沉积过程[18]。
若用半透膜电泳沉积功能陶瓷,则可以避免气泡包含在沉积层中。
用乙醇和水混合液作分散介质,在Al 2O 3(43wt%)悬浮液中加入AgNO 3和Mg(NO 3)2添加剂,利用二步恒电位方法,在钨丝上得到厚约100 m 的陶瓷沉积层[19,20]。
在铝[21]、不锈钢[22]等基底上,颗粒大小为10-100nm 的Si O 2陶瓷进行了电泳沉积,并用SE M 观察了沉积层的表面形貌。
用电泳沉积技术也对其它这种类型的功能陶瓷进行了研究如ZrO 2[23,24]、SiC [25,26]等。
钠-硫电池中使用的 -Al 2O 3管主要是通过非水溶剂的电泳沉积来合成的[27,28],实验表明在恒电流条件下,基底中沉积陶瓷量与沉积时间成正比。
在不同有机溶剂中,对 -Al 2O 3电泳沉积的大量研究[29]表明,当陶瓷微粒具有较低(绝对值) 电位,得到沉积层的质量较好,同时实验还显示陶瓷颗粒的荷电性随有机溶剂的不同而发生变化。
在多孔CaO/Ni-基底上,电泳沉积得到的Y 2O 3-ZrO 2耐高温陶瓷涂覆层[30],应用于固体氧化物燃料电池中。
4 3 超导陶瓷随超导陶瓷的发现,人们对电泳沉积功能陶瓷涂层技术的研究兴趣而逐渐增加[31,32]。
