DE866459C - Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung von gut haftenden, schlecht leitenden Ultra-Feinkorn-Schichten auf leitenden Traegern - Google Patents

Description

• Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung von gut haftenden, schlecht leitenden Ultra-Feinkorn-Schichten auf leitenden Trägern In der Elektrotechnik braucht man häufig schlecht leitende Ultra-Feinkorn-Schichten, d. h. Schichten, deren Werkstoff einen `'Widerstand von mehr als etwa 1o6 Ohm Zentimeter hat und deren Korn etwa der Korngröße der Kolloide entspricht (weit unter ro-3 mm). Als Beispiel seien genannt die Leuchtstoffschichten für Großprojektion und Bildübertragung, die Leuchtstoffschichten zur Betrachtung unter dem Mikroskop oder Elektronenmikroskop, die Elektronen abgebenden Schichten von Kathoden und Sekundäremissionskathoden, die wirksamen Schichten von Trockengleichrichtern und die Isolierstoffschichten auf dem Heizer indirekt geheizter Kathoden. In allen. diesen Fällen müssen diese Schichten, nicht nur ein sehr kleines und gleichmäßiges Korn besitzen, sondern es kann auch, besonders bei Leuchtstoffschichten, erwünscht sein, daß schon bei der Abscheidung nur solche Teilchen niedergeschlagen werden, die geeignet sind, eine erhöhte Wirksamkeit zu ergeben.
• Es wurde nun gefunden, daß man nicht nur die eigentlichen Phosphore, sondern auch die anderen für die genannten Zwecke benutzten Stoffe, die z. B. aus Oxyden, Carbonaten, Sulfiden, Seleniden oder Telluriden von Metallen bestehen mögen, als feine Teilchen derart, insbesondere durch ein der Präparation der Phosphore gleiches Verfahren, aktivieren kann, daß einige der Teilchen in sich positiv geladen sind. Gemäß der Erfindung wird nun eine so behandelte Feinkornmasse in einem Aufschlämmungsmittel mit höherer Dielektrizitätskonstante als die der niederzuschlagenden Teilchen suspendiert. Dann erscheinen zunächst alle Teilchen negativ aufgeladen. Durch Zugabe eines Elektrolyten (vor oder nach dem Suspendieren der Teilchen) erreicht man nun aber bei richtiger Beinessung, daß einige der Teilchen nicht diese negative Aufladung annehmen, sondern infolge ihrer inneren: positiven Aufladung positiv erscheinen. Diese Teilchen werden dann getrennt von den. anderen. Teilchen elektrophoretisch an der Kathode abgeschieden.
• Ordnet man bei der Elektrophorese die Kathode waagerecht über der Anode an, so bewirkt die Schwerkraft,. daß unabhängig von einer vielleicht vorhandenen positiven Aufladung die zu großen und daher schwereren Teilchen nicht zur Kathode herauf gelangen können.
• Als Elektrolyt kann beispielsweise Ammoniak (NH40H) benutzt werden. Soll eine Gasabgabe an der Kathode vermieden werden; so sind z. B. Cäsiumchlorid (Cs Cl) oder Berylliumnitrat (Be(N03)2) geeignet.
• Die Aufladung der einzelnen Teilchen der niederzuschlagenden Substanz. kann z. B. von selbst beim- Mahlen in der Kolloidmühle entstehen, insbesondere wenn in einer Flüssigkeit höherer Dielektrizitätskonstante gearbeitet wird, z. B. Magnesiumoxyd (Mg0) in Azeton. Beim Glühen der für die aktive Schicht von Oxydkathoden üblichen Gemische von Bariumcarbonat (BaC03) mit Strontiumcarbonat (Sr C 03) treten bei etwa 7od' C aktive, positiv geladene Teilchen auf, die anscheinend aus Bariumcarbonat mit eingelagerten, einfach positiv geladenen Strontiumionen (Sr+) oder aus Strontiumcarbonat mit eingelagerten, einfach positiv geladenen Bariumionen (Ba+) bestehen: Besonders wichtig ist aber das erfindungsgemäße Verfahren in seiner Anwendung auf Leuchtphosphore; und es soll daher irr seiner Anwendung hierauf näher beschrieben werden.
• Der Leuchtstoff, z. B. mit Kupfer aktiviertes Cadmiumsulfid (Cd S), wird in üblicher Weise gebrannt und anschließend in der Kolloidmühle in Azeton gemahlen. Einer Aufschlämmung von 2,5 g des Phosphors in Zoo cm3 Azeton wird o;5 cm3 NH40H zugegeben. Die z. B. aus sauberem Nickel, Platin oder Kupfer bestehende Kathode wird waagerecht in die Flüssigkeit hineingehängt. Sie habe eine Oberfläche von 15 cm2. Unter ihr in einem Abstand von io cm befinde sich die Anode. Bei einer Spannung von 22o Volt und einem durchschnittlichen Strom von 3 mA schlagen sich in zwei Stunden ungefähr 0,3 g nieder. Der übrige Teil ist entweder infolge negativer Aufladung zur Anode gewandert oder ausgeflockt. Die auf der Kathode abgeschiedene Schicht hat ein Korn, das nicht mehr weit von der Größe der aktiven Zentren -entfernt ist. Es enthält fast nur IZ--örner mit aktiven Zentren, während die durch Druckzerstörung; beim Mahlen zerstörten Zentren ausgeschieden sind. Die Schichten) spiegeln im reflektierten Licht sehr stark.
• Es wird vielfach, zweckmäßig sein,. die feinen Teilchen vor der Elektrophorese durch Vorsedimentation oder Vorfiltrieren von groben Teilchen zu trennen. Vom Elektrolytzusatz wird zweckmäßig nur so wenig benutzt, daß die aktiven Teilchen eben. positiv werden; da bei zu großer Zugabe von Elektrolyten zu viele Teilchen ausgeflockt. werden. Die Stromstärke wird zweckmäßig gering bemessen. Ein Binder ist nicht erforderlich.
• Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man auch nacheinander mehrere Schichten mit verschiedenen Eigenschaften niederschlagen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen., daß man. während der Kataphorese die Stromrichtung umkehrt, so daß. auf eine Schicht aktiver, infolge ihrer inneren positiven Aufladung kathodiseh abgeschiedener Teilchen eine Schicht inaktiver, anodisch abgeschiedener Teilchen folgt. Es ist aber auch möglich, in die Aufschlämmflüs,sigkeit nachträglich nicht in sich geladene Teilchen einzubringen oder die Zusammensetzung der Aufschlämmflüssigkeit zu ändern und dann: mit normaler Kataphorese eine zweite Schicht aufzubringen.
• Im. Bedarfsfalle kann man die aufgebrachte Schicht, z. B. durch Reduktion, nachträglich in einen; Leiter oder die Unterlage, z. B. durch Oxydation, in einen Isolator verwandeln.
• Es ist bereits bekannt, Überzüge dadurch auf Körper aufzubringen, daß der aufzubringende Werkstoff auf mechanischem Wege fein verteilt, in einem nicht wäßrigen Mittel suspendiert und durch Kataphorese niedergeschlagen wird. Durch diese einfache Kataphorese werden aber nicht die Vorteile der erfindungsgemäßen besonderen Kataphorese erhalten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrophoretischen Herstellung von gut haftenden; schlecht leitenden Ultxa-Feinkornr#Sdhichten auf leitenden Trägern, z. B von Leuchtstoffsghichten, Elektronen abgebenden Schichten von Kathoden oder Sekundärkathoden, wirksamen Schichten von Trockengleichrichtern und Isolierstoffschichten für den Heizer indirekt geheizter Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß' die feinverteilten, z. B. durch Behandlung nach Art der Präparation von Phosphoren, in sich positiv aufgeladenen Teilchen in einem. Aufschlämmungsmittel mit höherer Dielektrizitätskonstante als die der niederzuschlagenden Teilchen suspendiert werden, daß dem Aufschlämmungsmittel Elektrolyte, z. B. Ammoniak, in solcher Menge beigegeben werden, da,ß einige der Teilchen nicht die bei der Elektrophorese in einer Substanz höherer Diielektrizitätskonstante übliche negative Aufladung annehmen; sondern positiv bleiben, während, die nicht aktiven Teilchen neutral bleiben oder negativ werden, daß in diese Aufschlämmung der als Träger der zu erzeugenden Schicht vorgesehene Körper als Kathode und ein anderer leitender Körper als Anode eingeführt werden und daß dann die positiv geladenen Teilchen durch Elektrophorese bei zweckmäßig geringer Stromstärke abgeschieden werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei der glektrolyse kein Gas abscheidender Elektrolyt, z. B. Cäsiumchlorid oder Berylliumniitrat, benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch r oder z, dadurch gekennzeichnet, daß das: Verfahren gemäß diesen Ansprüchen abwechselnd mit einer Kataphorese mit umgekehrter Stromrichtung oder mit einer normalen Kataphorese ausgeführt wird:, z. B. durch Einbringen nicht in sich geladener Teilchen in die Aufschlämmflüssigkeit oder durch Änderung der Zusammensetzung der Aufschlämmflüssigkeit. q.. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch z oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode waagerecht über der Anode angeordnet ist.