专利名称：有机液重复使用方法和用电泳沉积制造制品的方法
技术领域：
本发明是关于有机液体的重复使用方法和通过电泳沉积制造制品的方法。
在电泳沉积过程中，荷电粒子在载液中形成的悬浮物(下面称为浆料)在一对电极之间通过，其中一个电极做成型芯，电泳粒子吸在型芯上并紧压形成制品。
大家知道，电泳沉积具有多种用途，其中之一是制造β矾土电解杯，用于钠-硫电池。在此工艺中，为使待沉积的粒子，即β矾土粒子悬浮，要使用一种液体介质;合乎理想的是，这种液体介质或者价廉，从而无需重复使用，或者可以回收重复使用，以降低费用。
水曾被用做廉价的液体介质，但从总体上看水是不合要求的。因为在电泳沉积过程中，水会发生电解，生成气体产物;后者导致在由沉积粒子构成的制品中出现空隙一类的缺陷。这显然会对制品的强度产生不利的影响。
因此，液体介质最好采用有机液体，因为用有机液体可以使产气现象大大减少。但是在使用有机液体的情况下，考虑到经济和环境的因素，液体介质的回收就成为需要解决的主要问题了。
在电泳沉积过程中用过的有机介质，原则上可以直接促使用过的悬浮物分离成固相和液相，而后倾出上层清液，进行回收。
然后通过分子筛对上层清液进行干燥。在Am.Ceram.Soc.Bull.，65(9)1270-77(1986)(美国“陶瓷学会通报”)杂志上由RobertW.Powers撰写的论文中，有此法的报导，其题目是“CeramicAspcctsofFormingBetaAluminabyElectrophoreticDeposition”(电泳沉积法制β矾土的陶瓷形态)。干燥是需要的，因为在回收的有机液体中所含的水如超过约0.03%，就会在使用回收的这种有机液体的电泳沉积过程中，使悬浮在该液体中的粒子的电荷发生反转，从而严重影响这一电泳沉积过程。使用β矾土时遇到的具体问题之一是，粒子必须带负电荷。由于β矾土具有极强的吸水性，加之氢离子显然会干扰菏电状态，所以即使有很少量水存在，也会造成问题。但是，多次尝试已经证实，重新使用由这种方法回收的有机液体是不行的，其原因被认为是在电泳沉积过程中，有机液体中发生了化学变化。在电泳沉积过程中，如有需要，可对待沉积的粒子在有机液体中的悬浮液进行振动-碾磨使粒子带电。在这一操作过程中，有机液体的导电性增加，这可能是由于粒子离解成离子造成的。如果采用上述方法回收来的有机液，就不能消除这种导电性的增加。因此，若重新使用这种回收的有机液体，进行振动-碾磨时，加入的新粒子就不会带上合适的电菏。得到的悬浮物不适于在电泳沉积过程中使用。
这样，按照本发明，在电泳沉积过程中用做悬浮介质的有机液体的回收方法包括以下步骤先将用过的液体去离子化，然后从去离子化的液体中将水除去。
所以说本发明是在评价以前回收有机液体方法中缺点的基础上提出的。去离子化最好通过蒸馏进行，蒸馏可在通常的单段Liebig冷凝器或溶剂回收装置内进行。已经发现，这样蒸出的液体其导电性接近原来的液体。
从蒸馏得到的液体中除水的步骤可以这样进行使蒸出液通过分子筛。
使用分子筛不仅可以除水，还可以降低通过分子筛的有机液体的导电性。但是，如果采用此法来降低导电性，必须将用过的有机液体长时间地暴露在分子筛中，例如两至三周，而这样长时间地使用分子筛会降低其效率。另外，虽然可以用加热法除去吸附的水来再生这种分子筛，但是除去例如吸附的离子却非常困难，所以分子筛会逐渐饱和而失去效用。
采用本发明的方法，分子筛只用来除去吸附的水，因而可以用加热法进行再生，并可多次使用而不失效。
有机液体应选用介电常数、导电率、毒性、可燃性、价格和气味等性质参数合适的有机液体。其主要性质介电常数应在10～20范围之内。戊醇是用在电泳沉积过程中的较好的有机液体。因为它的上述各种性质参数特别合格。
与已知的电泳沉积工艺有关的另一个问题是，用稠浆料制造薄壁制品时，产率很低。因为浆料中只有一小部分粉末沉积在型芯上，剩余浆料中的其余粉末，在沉积这样完成后被排出。
曾经提出用同一批浆料进行一次以上沉积操作来增加产率，但此法并不简便，因为对每后一步的沉积来说，由于浆料浓度降低，沉积所需的时间都必须加长。在工业操作中必须调节沉积时间，这是不方便的;而且由于浆料浓度变稀，最终会达到不发生沉积的程度。
本发明另一方面是，包括使载液中的粒子浆料在一对电极之间通过(其中一个电极做成型芯，粒子在其上沉积而形成制品)的利用电泳沉积制造制品的方法还包括，将剩余浆料(即已在电极间通过的浆料)中的至少一部分分离成回收的粉末和回收的载液，并重复使用回收的载液。重复使用回收的载液有以下步骤将回收的载液去离子化，然后对去离子化载液进行干燥，得到新鲜载液，再于新载液中加入粒子粉，得到新鲜浆料。加入的粉末可以是回收的粉末、新鲜粉或两者的混合粉。单独使用回收粉时，粉末的粒子最好是通过另外的离子吸附步骤而带上所要求的电菏。使用回收粉和新鲜粉的混合物时，最好将混合物进行碾磨，使之带上所要求的电菏，在预定的时间内持续碾磨以得到最佳平均粒径。带电工艺顺序是可以调换的。为了方便，也可将新鲜的浆料按1∶3到3∶1的比例加到未分离的剩余浆料中，尔后让混合物在两电极间通过，进一步沉积。由再循环的载液可以简便地制成新鲜浆料。
剩余浆料最好是按1∶1的比例与新鲜浆料混合。
现在参照可说明本发明方法的流程图，举出实例来描述本发明。
所述的方法可用于制造β矾土基质，后者可用作钠-硫电池的固态电解质坯体。
在该制造工艺中，粗β矾土粉末1，经处理步骤之后，被悬浮在有机载液3(象用分子筛4干燥过的戊醇)中，制成新鲜浆料5。分子筛的作用是将水分子吸附在孔结构内，而载液分子的最小投影截面大于孔的大小，致使载液分子不能进入孔内。戊醇作载液时，采用的孔径为0.4nm(毫微米)。所以可以理解，选择多大的分子筛孔取决于所选择的载液。浆料随后在6中碾磨，以达到所需的电菏和粉末粒径，再加到电泳沉积池7中按已知方法进行沉积。将池7中制得的制品取出，如8所示。
一次沉积操作后，由池7中放出剩余的浆料9返回到磨6，与新鲜浆料混合，供池7使用;剩余浆料与新鲜浆料之比为1∶3到3∶1。其余的剩余浆料在10中用重力或离心分离法分离，分成回收的粉末组分11和回收的载液组分12。回收的载液在13中进行蒸馏，除去离子杂质后的冷凝液返回到分子筛4，重新使用。回收的粉末11重新用于制备新鲜浆料5之前，在14中干燥，在15中消除结块(de-agglomerated)。回收粉的干燥步骤14可以分两步操作，第一步温度较低，此时除去载液，第二步温度较高，此时除去水。实践表明，当采用吸水性很强的粉料，如β矾土时，进一步除水是必要的。干燥后的回收粉可按1∶3到3∶1的比例与新鲜料混合来制备新鲜浆料。若用回收粉制备新鲜浆料，应缩短在6中的碾磨时间，作为回收粉的粒径较小的补偿。
若有必要，新鲜悬浮液在进入电泳沉积池7之前，用真空或超声搅拌进行脱气，进一步减少在池7沉积得到的制品中出现气泡的可能性。
权利要求
1.电泳沉积过程中用做载液的有机液体的重复使用方法，该法包括先将用过的有机液体去离子化，然后从去离子化的液体中除去水。
2.根据权利要求1的方法，其中通过蒸馏进行去离子化。
3.根据权利要求1或2的方法，其中使用分子筛进行除水。
4.根据上面任一项权利要求的方法，其中有机液体是选自介电常数在10～20范围内的有机液体。
5.根据上面任一项权利要求的方法，其中有机液体是戊醇。
6.利用电泳沉积制造制品的方法，包括让载液中的浆料粒子在一对电极之间通过，其中一个电极做成型芯，粒子在上面沉积而形成制品，该方法还包括至少将剩余浆料(即已在电极间通过的浆料)的一部分分离成回收粉和回收载液，并采用将回收的载液去离子化后干燥去离子化后的载液而制成新鲜的载液，再将粉末加入新鲜载液中制成新鲜浆料等步骤，重复使用回收的载液。
7.根据权利要求6的方法，其中加入的粉末是回收粉、新鲜粉或者两者的混合物。
8.根据权利要求7的方法，其中加入的粉末如是回收粉，就增加离子吸附的步骤。
9.根据权利要求7的方法，其中加入的粉末如是新鲜粉或新鲜粉与回收粉的混合物，就增设碾磨步骤，以在预定的时间内得到最佳平均粒径的带电粒子。
10.根据权利要求6～9的方法，其中将新鲜浆料按1∶3到3∶1的比例加入到剩余浆料中，然后让混合物在电极之间通过，进行沉积。
11.根据权利要求6～10的方法，其中将剩余浆料分离成回收粉和回收载液的分离操作是通过重力沉降，或是通过离心分离而实现的。
12.根据权利要求6～11的方法，其中浆料在电极之间通过之前被脱气。
13.根据权利要求6～12的方法，其中对回收粉末进行干燥，在低温阶段除去载液，在高温阶段除去水。
14.根据权利要求6～13的方法，其中按权利要求2～5中任一项所述重复使用回收载液。
15.按照权利要求1～5中任一项所述重复使用β矾土电泳沉积工艺中所用的有机液体的方法。
16.按照权利要求6～13中任一项所述通过β矾土电泳沉积工艺制造制品的方法。
全文摘要
考虑到经济和环境的因素，在电泳沉积中使用的有机载液必须重复使用。本发明说明书公开的重复使用方法采用去离子和干燥载液两个独立步骤，以制得新鲜载液。
文档编号C25D13/02GK1033399SQ88108248
公开日1989年6月14日 申请日期1988年12月2日 优先权日1987年12月3日
发明者斯蒂芬·海文斯 申请人:克罗里德西伦特动力有限公司