DE10125290B4

DE10125290B4 - Process for the preparation of nano-dispersants

Info

Publication number: DE10125290B4
Application number: DE2001125290
Authority: DE
Inventors: Ursula Michelsen-Mohammadein; Manuela Schneider; Gabriele Dr. Steinborn; Rolf Dr. Wäsche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: DE10125290A1

Abstract

Verfahren zum Aufbereiten von Nano-Dispersanten für ein galvanisches Bad zum Herstellen einer abriebfesten Schicht, bei dem
– auf die Oberfläche der Nano-Dispersanten Tensid adsorbiert wird, indem
– die Nano-Dispersanten mit Tensid in eine wässrige oder nichtwässrige Suspension gebracht und gemahlen werden und
– abschließend eine Trocknung der Nano-Dispersanten erfolgt.
dadurch gekennzeichnet, dass
– das Mahlen mit einem Attritor vorgenommen wird.Process for the preparation of nano-dispersants for a galvanic bath for producing an abrasion-resistant layer, in which
- adsorbed onto the surface of the nano-dispersant surfactant by
- The nano-dispersants are brought into an aqueous or non-aqueous suspension with surfactant and ground and
- Finally, a drying of the nano-dispersants takes place.
characterized in that
- The grinding is done with an attritor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von Nano-Dispersanten für ein galvanisches Bad zum Herstellen einer abriebfesten Schicht, bei dem auf der Oberfläche der Nano-Dispersanten Tensid adsorbiert wird, indem die Nano-Dispersanten mit Tensid in eine wässrige oder nichtwässrige Suspension gebracht und gemahlen werden und abschließend eine Trocknung der Nano-Dispersanten erfolgt.The The invention relates to a process for the preparation of nano-dispersants for a galvanic bath for producing an abrasion-resistant layer, at on the surface the nano-dispersant surfactant is adsorbed by the nano-dispersants with Surfactant in an aqueous or non-aqueous Suspension are brought and ground and finally a Drying of the nano-dispersants takes place.

Gemäß dem Beitrag „Verbesserte tribologische Eigenschaften durch Nanodispersionsschichten" von Michelsen-Mohammadein und Steinborn im Berichtsband 22. Ulmer Gespräch, erschienen 2000, ist ein Verfahren zum Behandeln von Nanodispersanten bekannt, bei dem eine Oberflächenmodifizierung von Nanopartikeln mit Tensiden dadurch durchgeführt werden kann, dass die Pulver in wässriger Tensidlösung unter Rühren oder Mahlen behandelt und danach getrocknet werden.According to the article "Improved tribological properties by nanodispersion layers "by Michelsen-Mohammadein and Steinborn in the report volume 22. Ulmer Gespräch, published in 2000, is a A method of treating nanodispersants is known in which a surface modification Nanoparticles with surfactants can be made by using the powders in aqueous surfactant solution under stir or grinding and then dried.

Weiterhin ist aus der EP 748 883 A1 bekannt, dass Nanopartikel unter ständigem Rühren in ein Elektrolytbad gegeben werden können, um in eine anschließend hergestellte Galvanikschicht eingebaut werden zu können, wobei das ständige Rühren ein Verklumpen der Nanopartikel verhindern soll.Furthermore, from the EP 748 883 A1 It is known that nanoparticles can be added to an electrolyte bath, with constant stirring, in order to be able to be incorporated into a subsequently produced electroplated layer, the constant stirring being intended to prevent clumping of the nanoparticles.

Außerdem ist es aus der US 5,145,684 bekannt, in der Medizintechnik für Suspensionen geeignete Partikel mit oberflächenaktiven Stoffen zu beschichten, um deren Dispergieren in eine wässrige Lösung zu vereinfachen. Dafür können diese Partikel nass gemahlen werden.Besides, it is from the US 5,145,684 It is known to coat particles suitable for suspensions in medical technology with surface-active substances in order to simplify their dispersion into an aqueous solution. For this purpose, these particles can be wet ground.

Aus der US-Patentschrift 3,762,882 ist ein Verfahren zum Aufbereiten von Nano-Dispersanten für ein galvanisches Bad zum Herstellen einer abriebfesten Schicht bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Nano-Dispersanten einer Vorbehandlung unterzogen, um bei einer nachfolgenden Verwendung in einem galvanischen Bad zum Herstellen einer abriebfesten Schicht eine Agglomerisation der Nano-Dispersanten zu vermeiden. Bei dem bekannten Verfahren werden die Nano-Dispersanten zunächst gereinigt und dann in einer Lösung von Kumarinsulfat oder einer Schwefelsäure getränkt. Dieser Lösung werden die Nano-Dispersanten für 24 Stunden ausgesetzt. Danach werden die Nano-Dispersanten verschiedene Male in Wasser gereinigt und danach in einem weiteren Waschvorgang in eine Flüssigkeit mit Tensid des anionischen Typs getränkt. Anschießend erfolgt eine neue Spülung, auf die anschließend eine Lufttrocknung der Nano-Dispersanten erfolgt. Anschließend werden die so behandelten Nano-Dispersanten direkt in trockener Form dem galvanischen Bad beigefügt, mit dem auf Gegenständen abriebfeste Schichten aufgebracht werden sollen.Out U.S. Patent 3,762,882 is a process for processing of nano-dispersants for a galvanic bath for producing an abrasion-resistant layer known. In this process, the nano-dispersants of a pretreatment subjected to a subsequent use in a galvanic Bath for producing an abrasion-resistant layer agglomeration to avoid the nano-dispersant. In the known method the nano-dispersants are first purified and then in a solution impregnated with cumarin sulfate or a sulfuric acid. This solution will be the nano-dispersants for 24 Exposed for hours. After that, the nano-dispersants become different Once cleaned in water and then in another wash in a liquid impregnated with surfactant of the anionic type. Anschießend takes place a new conditioner, on the afterwards air drying of the nano-dispersants takes place. Then be the thus treated nano-dispersants directly in dry form the attached to galvanic bath, with that on objects abrasion resistant layers to be applied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbereiten von Nano-Dispersanten anzugeben, mit dem sich Nano-Dispersanten herstellen lassen, die nicht agglomerieren.Of the Invention is based on the object, a method for processing of nano-dispersants with which nano-dispersants are produced let that not agglomerate.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, das Mahlen mit einem Attritor vorzunehmen. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz eines Attritors, bei dem es sich um ein Mahlgerät für keramische Pulver handelt, beim Mahlen deswegen herausgestellt, weil mit einem Attritor besonders gut eine Adsorption des jeweiligen Tensids auf der Oberfläche der Nano-Dispersanten erreicht werden kann.The solution This object is inventively, the grinding with a Attritor. Particularly advantageous is the use an Attritor, which is a grinding machine for ceramic powders, That's why it's been emphasized when grinding, because it's especially interesting with an attritor good adsorption of the respective surfactant on the surface of Nano-dispersants can be achieved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können verschiedene Tenside zum Einsatz gelangen (vgl. allgemein zu Tensiden beispielsweise das "Tensid-Taschenbuch" von H.Stache, 2.Auflage, Carl Hansen Verlag). So können inogene, und zwar kationische und anionische, und auch nicht ionogene Tenside verwendet werden; auch ionogene und nichtionogene Mischtenside sind zur Erzielung von nicht zur Agglomerisation neigenden Nano-Dispersanten gemäß der Erfindung gut geeignet. Die Tenside können zur Vorbehandlung in Wasser unter Erzielung einer Suspension gebracht werden; es ist aber auch vorteilhaft nichtwässrige Suspensionen zu verwenden, indem beispielsweise Ethanol zum Einsatz kommt.at the method according to the invention can various surfactants are used (see in general to surfactants For example, the "surfactant paperback" by H.Stache, 2nd edition, Carl Hansen Verlag). So can inogens, both cationic and anionic, and also nonionic Surfactants are used; also ionogenic and nonionic mixed surfactants are for obtaining non-agglomerating nano-dispersants according to the invention well suited. The surfactants can be used for Pretreatment in water to obtain a suspension become; However, it is also advantageous to use non-aqueous suspensions by For example, ethanol is used.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass mit ihm Nano-Dispersanten auf vergleichsweise einfache Weise mit relativ preiswerten Mitteln hergestellt werden können, die in einem Bad zum Herstellen von abriebfesten Schichten nicht zur Agglomerisation neigen.One Another advantage of the method according to the invention is that with him nano-dispersants in a relatively simple manner can be made with relatively inexpensive means, the in a bath for producing abrasion resistant layers not to Agglomeration tend.

Die Dauer des Mahlens der Suspension mit den Nano-Dispersanten ist in Abhängigkeit von den verwendeten Stoffen unterschiedlich lang; wichtig ist, dass eine Adsorption der Tenside auf der Oberfläche der Nano-Dispersanten erreicht wird. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Mahlen für eine Zeitdauer von 0,5 bis 24 Stunden durchgeführt wird.The Duration of milling of the suspension with the nano-dispersants is in dependence different lengths of the materials used; it's important, that achieved an adsorption of surfactants on the surface of nano-dispersants becomes. It has proved to be advantageous if the grinding for a period of time from 0.5 to 24 hours becomes.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Nano-Dispersanten unterschiedlicher Art für den Einsatz in einem galvanischen Bad zum Herstellen von abriebfesten Schichten vorbereiten. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Nano-Diamant-Dispersanten, Nano-Graphit-Dispersanten und auch ein Gemisch von Nano-Diamant-Dispersanten und Nano-Graphit-Dispersanten erwiesen; auch Nano-Aluminiumoxid-Dispersanten, Titan-Nitrid-Dispersanten, Zirkonoxid-Dispersanten und Siliziumkarbid-Dispersanten in Korngrößen zwischen 3 bis 1000 nm sind vorteilhaft geeignet, wobei bezüglich der Korngröße 3 bis 100 nm bevorzugt werden.With the method according to the invention, nano-dispersants of different types can be prepared for use in a galvanic bath for producing abrasion-resistant layers. Particularly advantageous has been the use of nano-diamond dispersants, nano-graphite dispersants and also a mixture of nano-diamond dispersants and nano-graphite dispersants; also nano-alumina dispersants, titanium nitride dispersants, zirconia dispersants and silicates Carbide dispersants in particle sizes between 3 and 1000 nm are advantageously suitable, with 3 to 100 nm being preferred with regard to the particle size.

Als besonders vorteilhaft in Bezug auf das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich erwiesen, wenn bei Nano-Dispersanten aus Aluminiumoxid mit einer Korngröße von etwa 30 nm mit 7 Masse-% kationischen Tensid in Wasser 10 Stunden gemahlen wird.When particularly advantageous with respect to the result of the method according to the invention has been proven when using nano-dispersants of alumina with a grain size of about 30 nm with 7% by mass cationic surfactant is milled in water for 10 hours.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit ebenfalls sehr gutem Aufbereitungsergebnis der Nano-Dispersanten werden Nano-Dispersanten aus Siliziumkarbid mit einer Korngröße von etwa 50 nm mit 5 Masse-% an- oder kationischem Tensid 6 Stunden lang gemahlen.at another embodiment the method according to the invention with likewise very good reprocessing results of the nano-dispersants Silicon carbide nano-dispersants with a grain size of about 50 nm with 5% by mass of cationic or cationic surfactant for 6 hours ground.

Die Trocknung der Nano-Dispersanten nach der Flüssigkeitsbehandlung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in unterschiedlicher Weise durchgeführt werden. Wichtig ist, dass eine schonende Trocknung vorgenommen wird. Diesbezüglich hat sich als sehr vorteilhaft die Trocknung als Gefriertrocknung oder die Trocknung als Rotationsverdampfung herausgestellt.The Drying of the nano-dispersants after liquid treatment may be included the method according to the invention be carried out in different ways. It's important, that a gentle drying is done. This has changed as very beneficial drying as freeze-drying or the Drying exposed as rotary evaporation.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele für das Verfahren gemäß der Erfindung zur Aufbereitung von Nano-Dispersanten angegeben.to further explanation The invention below two embodiments of the method according to the invention for the preparation of nano-dispersants.

Beispiel 1:Example 1:

Es werden Aluminiumoxid-Nano-Dispersanten mit einer Korngröße von 30 nm mit 7 Masse-% kationischem Tensid in Wasser in einem Attritor 10 Stunden lang gemahlen. Anschließend erfolgt eine Trocknung in einem Rotationsverdampfer oder in einem Gefriertrockner. Die so behandelten Nano-Dispersanten werden mit Ultraschall bzw. Dispergierung in einem galvanischen Bad mit einem Silberelektrolyten eingebracht, aus dem dann Schichten mit eingebautem Aluminiumoxid-Nano-Partikeln abgeschieden werden, die erheblich verschleißfester als Reinsilberschichten sind.It are alumina nanodispersants with a grain size of 30 nm with 7% by mass of cationic surfactant in water in an attritor Ground for 10 hours. This is followed by drying in a rotary evaporator or in a freeze drier. The so treated nano-dispersants are ultrasonically or dispersed in a galvanic bath with a silver electrolyte introduced, from the then layers with built-in alumina nano-particles are deposited, which are much more resistant to wear than pure silver layers are.

Beispiel 2:Example 2:

Siliziumkarbid-Nano-Dispersanten mit einer Korngröße von 50 nm werden mit 5 Masse-% anionischem Tensid in Ethanol in einem Attritor für 6 Stunden gemahlen und anschließend in einem Rotationsverdampfer getrocknet. Die so behandelten Nano-Dispersanten werden unter Ultraschall bzw. Dispergierung in einen galvanischen Gold-Elektrolyten eingebracht, aus dem Schichten mit eingebauten Siliziumkarbid-Nanopartikeln abgeschieden werden, diese Schichten sind wesentlich verschleißfester als reine Goldschichten.Silicon carbide nano-dispersant with a grain size of 50 nm with 5% by mass of anionic surfactant in ethanol in an attritor for 6 hours ground and then dried in a rotary evaporator. The thus treated nano-dispersants are introduced under ultrasound or dispersion into a galvanic gold electrolyte, deposited from the layers with incorporated silicon carbide nanoparticles are, these layers are much more resistant to wear as pure gold layers.

Claims

Process for the preparation of nano-dispersants for a galvanic bath for producing an abrasion-resistant layer, in which - surfactant is adsorbed onto the surface of the nano-dispersants by: - bringing the nano-dispersants with surfactant into an aqueous or nonaqueous suspension and milling; - Finally, a drying of the nano-dispersants takes place. characterized in that - the grinding is carried out with an attritor.

Method according to claim 1, characterized in that that - the Grinding for a period of 0.5-24 Hours performed becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - when Nano-dispersants nano-diamond dispersants, nano-graphite dispersants, a mixture of nano-diamond dispersants and nano-graphite dispersants, nano-alumina dispersants, nano-titanium nitride dispersants, Zirconia dispersants or silicon carbide dispersants in particle sizes between 3 and 1000 nm can be used.

Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - nano-dispersants with a grain size between 3 and 100 nm can be used.

Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - at Nano-dispersants of alumina with a grain size of about 30 nm with 7% by mass of cationic surfactant in water for 10 hours is ground.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that - at Silicon carbide nano-dispersants with a grain size of about 50 nm with 5% by mass of anionic or cationic surfactant 6 hours is ground long.

Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - the Drying is carried out as a freeze-drying.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that - the drying Runaway as rotary evaporation leads.