نویسندگان

1 سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژیهای نو، تهران، ایران.

2 دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، تهران، ایران.

چکیده

فرایند رسوب‌دهی الکتروفورتیک به عنوان یک فرایند با سرعت بالا در شکل‌دهی بدنه‌های سرامیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدایت الکتریکی سوسپانسیون و مقاومت الکتریکی مدار به عنوان دو پارامتر اصلی در بیان مدل‌های مختلف سینیتیکی تاثیرگذار بوده‌اند، اما همواره این تغییرات در سوسپانسیون و رسوب به عنوان تغییر دهنده پارامترهای الکتریکی، مورد توجه قرار گرفته است در حالی که الکترودها به عنوان بخشی از سیستم الکتریکی می‌توانند بر دو پارامتر هدایت الکتریکی سوسپانسیون و مقاومت الکتریکی مدار تاثیرگذار باشند. در این پژوهش با استفاده از الکترودهایی از جنس آلومینیوم، تیتانیوم، فولاد زنگ‌نزن، مس و گرافیت، نانوذرات آلومینا روی سطح الکترودها رسوب‌دهی شده و سعی گردید روابط سینتیکی، مورد ارزیابی گیرد. براساس نتایج به‌دست آمده تغییر جنس آند (در رسوب‌دهی کاتدی) تاثیر زیادی بر ثوابت روابط سینتیکی داشته و استفاده از الکترودهای گرافیتی در آند نتایج یکسانی در وزن نهایی پیش‌بینی شده توسط رابطه به‌دست می‌آورد، در حالی که استفاده از آند آلومینیومی به دلیل ایجاد رخداد آندایز در حضور جریان الکتریکی سبب انحرافی تا حدود 35/0 می‌شود. براساس آنچه مشخص شد مدل‌هایی که براساس هدایت الکتریکی سوسپانسیون گسترش یافته‌اند، به دلیل کمتر تاثیر پذیرفتن از جنس الکترود و تغییرات مقاومت الکتریکی آن در اثر عبور جریان، می‌توانند وزن رسوب نهایی را بهتر پیش‌بینی کنند. بنابراین یک رابطه جدید براساس مدل فراری و همکاران ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Study the Effect of Different Electrodes, Suspension Conductivity and Cell Resistivity, on Yield of EPD in Nano Alumina Suspension

نویسندگان [English]

  • Mostafa Milani 1
  • Syed Mohammad Mirkazemi 2
  • Syed Mohammad Zahraee 1

1 Iranian Research Organization of Science and Technology, Department of Advanced Materials and Renewable

2 Iranian University of Science and Technology, Material and Metallurgy faculty, Tehran, Iran.

چکیده [English]

Electrophoretic deposition process as a high-speed process of ceramic body shaping has received great attention in recent years. Suspension conductivity and electrical resistance of the EPD cell as two main parameters in the expression of various kinetic models have been influential. Electrical variation in suspension and deposit had more attraction to change these parameters. While electrodes as a part of electrical system could change conductivity and resistivity. Present study is an endeavor to highlight less mentioned parameter, an electrode material, which could change the EPD models. The experiments were carried out based on aluminum, titanium, stainless steel, copper and graphite electrodes and alumina nano powders. The experiments have shown that the anode material (in cathode deposition) could change EPD models' constants and graphite anodes have same deposition weight in experiment and model. While anodizing of aluminum, with presence of electrical current, deviated results to 0.35. Conductivity based models can predict yield of process better than resistivity based models, since less influencing from electrode material and resistivity of cell. So, we developed a new model based on Ferrari et al.'s model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • kinetic equations
  • Alumina nano powder
  • suspension conductivity
  • Cell resistivity
  • Electrophoretic deposition
  1. Reuss, F.F., Notice sur un nouvel effet de l’électricité galvanique, Mém Société Nat Moscou, 1809, 2, 327–330.
  2. Method of coating radiant bodies, 1933.
  3. Hamaker, H.C., Formation of a deposit by electrophoresis, Transactions of the Faraday Society, 1940, 35, 279–287.
  4. Chronberg, M., Handle, F., Processes and equipment for the production of materials by electrophoresis Elephant, Interceram, 1978, 27, 33-34.
  5. Ammam, M., Electrophoretic deposition under modulated electric fields: a review, RSC Advances, 2012, 2 7633–7646.
  6. Ma, J., Cheng, W., Electrophoretic Deposition of Lead Zirconate Titanate Ceramics, Journal of the American Ceramic Society, 2004, 85, 1735–1737.
  7. Zhang, Z., Huang, Y., Jiang, Z., Electrophoretic Deposition Forming of SiC-TZP Composites in a Nonaqueous Sol Media, Journal of the American Ceramic Society, 1994, 77, 1946–1949.
  8. Sarkar, P., Nicholson, P.S., Electrophoretic Deposition (EPD): Mechanisms, Kinetics, and Application to Ceramics, Journal of the American Ceramic Society, 1996, 79, 1987–2002.
  9. Anné, G., Vanmeensel, K., Vleugels, J., Van der Biest, O., A Mathematical Description of the Kinetics of the Electrophoretic Deposition Process for Al2O3-Based Suspensions, Journal of the American Ceramic Society, 2005, 88, 2036–2039.
  10. Ferrari, B., Moreno, R., Cuesta, J.A., A Resistivity Model for Electrophoretic Deposition, Key Engineering Materials,2006, 314, 175–180
  11. Uchikoshi, T., Ozawa, K., Hatton, B.D., Sakka, Y., Dense, bubble-free ceramic deposits from aqueous suspensions by electrophoretic deposition, Journal Of Materials Research, 2001, 16, 321–324.
  12. Sagou, J-P.S., Ahualli, S., Thomas, F., Influence of ionic strength and polyelectrolyte concentration on the electrical conductivity of suspensions of soft colloidal polysaccharides, Journal of Colloid and Interface Science, 2015, 459,212–217.
  13. Ferrari Fernández, B., Fariñas, J.C., Moreno Botella, R.M., Determination and control of metallic impurities in alumina deposits obtained by aqueous electrophoretic deposition, Journal of the American Ceramic Society, 2001, 84, 733–739.