Conformado de materiales cerámicos por electroforesis en medios acuosos

Abstract

La deposici-n electroforŽtica es un proceso de conformado particularmente sencillo en el que, al hacer pasar una corriente a travŽs de una suspensi-n coloidal o una disoluci-n, se obtienen recubrimientos sobre materiales conductores. La mayor parte de los materiales org ‡nicos y minerales pueden ser procesados por electrodeposici-n, siendo la mayor dificultad la selecci-n del veh'culo l'quido y el ajuste de las condiciones experimentales al sistema seleccionado. En el conformado por v'a l'quida el Žxito del proceso radica en la preparaci-n de suspensiones estables de determinadas caracter'sticas elŽctricas. En este sentido el uso de veh'culos org ‡nicos presenta grandes ventajas, ya que evitan en gran medida los procesos electrol'ticos que tienen lugar en el entorno del electrodo, y que por tanto afectan a la homogeneidad y posible contaminaci-n del recubrimiento. No obstante, el uso de org ‡nicos supone el encarecimiento de un proceso que se caracteriza por sus ventajas econ-micas y ecol--gicas. Por ello, los procesos de electroforesis a partir de medios acuosos, est ‡n recibiendo una creciente atenci-n dadas las enormes posibilidades para su implantaci-n en ciclos de producci-n de una amplia gama de materiales, como de hecho ocurre en la obtenci-n de recubrimientos de arcillas y esmaltes. En este trabajo se lleva a cabo una revisi-n de la fisicoqu'mica del proceso as' como de sus posibilidades de aplicaci-n en la fabricaci-n de productos cer ‡micos y v'treos en medio acuoso. Palabras clave: Deposici-n, Electroforesis, Suspensiones, Recubrimientos. Electrophoretic forming of ceramics in aqueous mediaElectrophoretic deposition is a particularly easy forming technique in which coatings onto conducting electrodes are obtained after applying a dc electric field to a colloidal suspension or solution. Most organic materials and minerals can be deposited, being the biggest difficulty the selection of the organic vehicle and the adjustment of the experimental conditions. In wet forming processes, the success is determined by the preparation of stable suspensions with the required electrical properties. In this sense, the use of organics presents important advantages, since avoid electrolityc processes in the vicinity of electrodes, which highly affect the homogeneity and contamination of the coating. However, the use of organics increases the costs of a process characterized for its economical and environmental advantages. This is the reason why aqueous electrophoresis is receiving an increasing attention due to the great possibilities to be considered for production cycles for a broad variety of materials, as already occurs in the case of clays and enamels. In this work, a review of the physical chemistry of the process is made, and possible applications in ceramics and glasses manufacturing are evaluated. Key words: Deposition, Electrophoresis, Suspensions, Coatings INTRODUCCIîNEl conformado por deposici-n electroforŽtica, o electrodeposici-n (EPD), se enmarca dentro de los mŽtodos de conformado por v'a hoemeda, en l...

Tendencias en el conformado de suspensiones cerámicas

“…Así, en las técnicas de filtración o colaje, la consolidación se logra por filtración del líquido en un molde poroso (31)(32)(33)(34). En el colaje en cinta la suspensión vertida sobre un sustrato no poroso se compacta por simple evaporación del disolvente (35,36), mientras que en la deposición electroforética el mecanismo dominante es la migración de partículas y su posterior secado en el electrodo (37,38). Otras tendencias más recientes se basan en la coagulación/floculación de una suspensión previamente estabilizada, con el consiguiente aumento de viscosidad que permite retener la estructura (39).…”

Deposición electroforética de una porcelana dental sobre acero inoxidable austenítico 304

“…El segundo proceso que tiene lugar durante el proceso es la deposición de las partículas sobre el electrodo de trabajo formando un cuerpo en verde relativamente compacto (3,4).…”

“…La producción de H 2 en el cátodo y de O 2 en el ánodo provoca burbujeo en los electrodos, lo cual puede dañar el depósito de forma irreversible (3,4).…”

Recubrimientos sol-gel obtenidos por deposición electroforética (EPD) sobre metales

“…La técnica de deposición electroforética se basa en el fenóme-no electrocinético de electroforesis, por el que las partículas en suspensión en un medio líquido migran hacia el electrodo de signo contrario al de su carga superficial, por medio de la aplicación de un campo eléctrico [9,10,11]. El aumento del contenido en sólidos y de iones de signo contrarios en el entorno del electrodo provoca la formación de una capa de partículas con cohesión interna, que forma el recubrimiento.…”

“…En el primer caso la formación de la capa puede generar un efecto resistivo en el sistema, que provoca una caída de la densidad de corriente con el tiempo, lo que frena la velocidad de deposición pudiendo incluso llegar a detener el proceso. En consecuencia, la masa depositada deja de ser una función lineal del tiempo [9,12]. En los ensayos a intensidad constante puede también producirse un efecto resistivo en el sistema, que se traduce en un aumento del potencial, dado que la densidad de corriente no varía.…”