Entwicklung von Submikron - Pulver-Suspensionen zur Herstellung ...

Grundlaggen
Bei dem Sprühkopf handelt es sich um den Nachbau einer Anlage der Universität
Düsseldorf, die dort als Zufuhrsystem für eine Anlage zur Pulverherstellung entwickelt
wurde : Über eine Kapillare, die in die Suspension reicht, streicht ein (Druck-)Luftstrom . Die
Suspension wird angesaugt und mit der Luft in die Mischkammer geleitet (Injektionsprinzip) .
Große Suspensionstropfen prallen an die Wände der Mischkammer und fließen in den
Vorratsbehälter zurück . Die feinen Tropfen treten aus der Düse aus, treffen auf das Substrat
und bilden dort eine Beschichtung .
Für erste Versuche wurde diese Einheit stationär betrieben . Das Substrat wurde mit einer
Klemmvorrichtung über der Düse positioniert, so daß sich ein Sprühfleck bildete . Erst später
wurde der Sprühkopf auf dieselbe lineare Positioniereinheit montiert wie die Airbrushpistole,
so daß Substrate senkrecht von unten flächig beschichtet werden konnten .
Der Versuch, den austretenden Sprühstrahl durch einen Schlauch so umzuleiten, daß eine
Beschichtung von oben möglich ist, scheiterte, da ein Großteil der Suspensionstropfen an der
Schlauchwand haften bleibt und dort trocknet .
Die stationären Versuche dienten zum einen der allgemeinen Erprobung des Systems und der
ersten Festlegung von Sprühparametern, zum anderen einer ersten Überprüfung der
Suspensionen, deren Charakterisierung sich im Verlauf der Arbeit als bedeutend für den
Sprüherfolg herausstellte .
Die Airbrush-Anlage dient zur Prototypenherstellung von Modellkathoden. Hier wurde eine
handelsübliche Airbrush-Pistole auf ein Zwei-Achsen-Bewegungssystem installiert . Auf die
Rotationsachse wurde verzichtet, da nur planare Proben beschichtet werden sollten .
Die Steuerung der Bewegung erfolgt über einen PC . Die Druckluft wird manuell geregelt .
Es zeigte sich, daß diese Anlage gut zur Elektrolytabscheidung auf Proben bis 50 x 50 mm2
geeignet ist. Für diese kleinen Flächen sind nur geringe Suspensionsmengen erforderlich . Ein
Suspensionsvolumen von 250 ml erwies sich als ausreichend, um sowohl die verschiedenen
wichtigen Suspensionsparameter - vor allem Viskosität, Zeta-Potential und Partikelgröße - zu
erfassen als auch aus für gut befundenen Suspensionen Proben auf verschiedene
Substratmaterialien herzustellen .
Nach der Beschichtung folgt wie im WPS-Schema dargestellt die Trocknung und
anschließende Sinterung der Proben .