DE7136654U - Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen - Google Patents

Description

Ktibol- und Metalldecke M. E β β e r KG

Paitohof fnun&uhütte AG Galvano-Tite.nbau

Vorrichtung zur elektrolytlochen Abscheidung von

Metallen

Die Erfindung uetrifft eine Vorrichtung zur elektrolytA AbHchoidurii·; von Motnllon emf GegonctHnden iB.it kreisförmi^c Querschnitt, beispielaweiöe Walzen_t bei der der Gegenstand nXa Kathode {tösc-haitet in einem geeigneten Elektrolyten um ß ei nc Ll*ng£iacliue gedroht *;lrd und Anoden aus dem abzai Metall in detr Elektrolyten oich befinden.

i «ier V.'riJ aei?'/ erkupf crüng ist es bekannt, cinä v/aize utn

·. l..''nc(i.iphc,'< in r'lnA!» Γ.1 r'-tritV^+nti mr rfvnTiAVt . ΙΉ ο " —-"--<·>- j

iat hierbei als Kathode geschaltet· Als Auod©, die

der Elektrc.'Lyce in Lösung geht, dienen hier mehrere Kupfüi-strän/rü, -bloche oder -blocke, die so gebogen sind, dnß ihre Krümmung der in den Elektrolyten eintaur.henden Hälfte der Oberfloche der VaI »e angepaßt ist. Es ist weiterhin bekennt, daft die Dicke der in der Zeiteinheit ab c.o schind pn en Schicht von dor kathodischen Stromdichte abhängt. Man kann aber nicht ohne weiteres die kathodische Stromdichte steigern, ohne gleichzeitig die enodlsche .Stromdichte au steigern. Die von der chemischen Industrie gelieferten Valzenverkupferungsbäder haben abor eine kritische r>nodische Stromdichte, die nicht überschritten werden darf, da sonst die Lasungsvorgänge an der Anode nicht isehr ungestört ablaufen und sich somit die Qualität dor abgeschiedenen Schicht verschlechtert. Im Pelle eines schlief el sauren Walzenverkupf erungsbadea, dessen

713665428.11.74

Glanzasusatz unter dem Handelsnamen M 302 geliefert wird, liegt diese kritische anodisch© Stromdichte ? A/<im~«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Geschwindigkeit bei der elektrolytiachen Abscheidung von Metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt zu vergrößern ohne die kritische «modische Stromdichte zu überschreiten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung bei einer Vorrichtuni? der eingangs erwähnten Art als Anoden metftljj.i..sches Schü-ttgut, beispielsweise MetalXgr.ana.lien, dient, das in Anodenkörbän gelagert ist, die winklig miteinander verbunden in nahezu gleichem Abstand zur Oberfläche des Ge£6ϊίικυάΐϊΰθ» AligcCrX" dliwt sind. Dü£*Ch dis SirfiSl= dungsgetnäße Verwendung von in Anodenkörben gelagertem metallischem Schü-ttgut 1st es möglich, die kathodische Stromdichte und damit die Abscheidungsgeschtrindlgkelt wesentlich zu erhöhen. Es wurde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen] schwefelsaurem Kupferelektro» lyten eine kathodische Stromdichte von beispielsweise

30 A/dm erreicht, ohne die kritische anodische Stromdichte von 7 A/dm bei dem Walzenverkupferungsbad M zu überschreiten.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Anodenkörbe so auszubilden, daß sie mit ihren Enden ineinandersteckbar sind. Dies wird am zweckmäßigsten dadurch erreicht, daß-viüe. Anodenkörbe zumindest an ihren Enden konisch, ausgebildet sind· Die Anodenkörbe sind vorteilhafterweise aus Titanblech hergestellt. Das hat den Vorteil, daß sie einmal sehr leicht und zum anderen bestfindig gegen

713665428.11.74

die meisten Elektrolyten sind. Naclr einer weiteren besonders günstigen AusfUhrungsform der Erfindung iet der ;iiri!;sl. sviäwivH den Anodenkvirben an ihrer Vcrbindungsetelle miteinander fixierbar· Dadurch ist gewährleistet, daß die Anodenkörbe einen nahezu gleichen Abstand zur Oberfläche des Gegenstandes auftreiben. Als zweckmäßig hat eich auch enciesen, CaR der oberste Anodenkorb mit «einer Oberkante in Rieht'.mg auf den Gegenstand geneigt ißt. Dadurch wird erreicht, daß das Mandrel mit mehr als der HKIfte seiner Oberfläche in den Elektrolyten eintauchen kann, wobei gleichseitig die wirksame KathodenoberfIKehe vergrößert wird. Die Abscheidungegeschwindigkeit eteigt dadurch wesentlich. Die untersten Anodenkörbe sind eweckmäßigerweise durch ο inen Bodenkorb miteinander -»erbuna «in j der in Richtung auf das Mandrel offen ist -and in seinem Boden eine Vielzahl von Öffnungen aufweist. Die Öffnungen ermöglichen eiiis Abführung des Anodonschlamtnes in den Ba-dbehält^r, von wo aus er entfernt wird.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, den Bodenkorb ttxxa zwei ineinander schiebbaren Tollen herzustellen. Da· durch kann der Abstand der Anodenkörbe zur Oberfläche des Gegenstandes noch genauer eingestellt »-«rden.

Die Erfindung ist an Hand des in den Figuren 1-3 scheraatiach dargestellten Ausführungsbeiepiela näher erläutert t

Fig· 1 stellt die Vorrichtung im seitlichen Schnitt dar,

Fig. 2 di« Aufhängung des obersten Anodenkorbes sowie die Verbindung der Anodenkörbe miteinander und

3 den Bodenkorb·

713665428.11.74

tit · · · e ·

In einem BadbehKltor 1 befindet sich ein saurer Kupferelektrolyt 2 mit CslanzÄUsätSön, us sin glSnzenie= elnge= ebne tee Kupfer abzuscheiden· In den Elektrolyter. 2 wird ein walzenförmiges Mandrel 3t da» in nicht dargestellter Velso mittals Zapfen gelagert ist, langsam um seine Längsachse gedreht· Der Mandrel 3 let c,n seiner Oberfläche in an sich bekannter Weise mit einer ieitfShigen Schicht k versehen, die als Kathode geschaltet ist· Als Anode dienen Kupfergranalien, die in Anodenkörben 5 gelagert sind. Die Anodenkörbe 5 sind konisch geformt, eo daß sie mit ihren Enden ineinandersteckbar sind· Sie sind mit Hilfe der HaltcbUgel 6 aneinander befestigt und veisen weder einen Deckel noch einen Boden auf. Die Kupfergranalien, die in den obersten Anodenko-Vb e±nr«ftiilt werden» rutil Mchan von diesem in die darunter angeordneten Körbe bis zum Bodenlcorb 7 und stocken sich von diesem aus auf, bis der Badspiegel Überschritten ist. Mittels einer Kontaktfahne 8 in Form eines Kupferbleches in jedem der obersten Körbe lassen sich die Anodenkörbe 5 als Anoden schalten. Diese Kupferbleche 8 sind elektrisch leitend mit ien obersten Anodenkörben, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Das kupfer aus dem Elektrolyten scheidet sich dann in Form einer Kupferechlcht 9 auf do.-n Mandrtl 3 ab, wobei die Kupfergranalien langsam in Lösung gehen. Um den Stromfluß nicht zu stören, und trotzdem die Granalien in den Anodenkörben zu. halten, 1st zumindest die dem Mandrel angewandte Seitenfläche 10 der Anodenkörbe 5 aus einem für den Elektrolyten 2 durchlSssigen Material hergestellt. Venn die Anodenkörbe 5 aus Titanblech hergestellt sind, eignet sich als Seitenfläche 10 besonders vorteil-

71368542S.ii.74

haft Titan-Sinackmetall oder ein gelochtes Titanblech. In manschen Fällen ist ee aber auch vorteilhaft» die Anodon« körbe 5 aus einem gegenüber dem Elektrolyten 2 beständigem Kunststoff herzustellen, da der Strom über die Granalien waitergeloitet wird. Die obersten Anodenkörbo 5 sind mit Hilfe —on Bügeln 11 an der Oberkante des BedbehKlters 1 befestigt_t dio jeweils darunter angeordneten sind an den jeweils über ihnen befindlichen befestigt» Auf diese Weise ist es möglich, die als Anode dienenden Kupfergranalien annähernd so anzuordnen, daß sie einen nahezu gleichen Abstand zur Oberfläche des Mandrels 3 aufweisen. Die untersten Anodenkörbe Bind mittels des Bodenkorbes 7 miteinander verbunden. Bei relativ kurzen Handrelj 3 wird man wit einer Anodenkorbitette auskommen, wenn das Mandrel 3 alter relativ lang ist, müssen mehrere Anodenkorbketten in Richtung der Längsachse des Mandrels 3 dicht nebeneinander angeordnet werden. Der Bodenkorb 7 ißt in Richtung auf das liarudrel 3 offen, d. h., die durchlässige Seitenfläche ist hie>r fortgelassen worden. Er weist aber an seiner dem Mandrel 3 abgekehrten Bodenfläche eine Vielzahl von kleinem Löchern auf, die ein Abführen des Anodenschlamms ermöglichen.

In der Figur 2 ist die Befestigung der obersten Anodenkörbe sowio dio Verbindung der Anodenkörbo miteinander in einem Ausschnitt dargestellt. An der Seitenwand dee Badbehälters 1 werden Bügel 11 eingehängt, die durch die Abstandshalter 12 in möglichst gleichmäßigem Abstand zur Behälterwand gehalten werden. An den Bügel 11, der vorteilhafterweise aus Titan hergestellt, ist, ist ein Rohrstuck 13 angeschweißt, in das ein an dem obersten Anodenkorb angeeehw«ißües Rohr β tück l4 eingeschoben wer- ,

den kann* Beide Rohrstücke ld und 15 weisen Bohrungen

713665428.11.74

a i

l6 in Ihren Wandungen auf· Hierdurch ist es möglich, den Abstand zwischen der Oberkante der obersten Anodenkörbo \ind der Behälterwand 1 zu variieren. Da der untere Teil der obersten Anodenkörbe mittels einer angnschweiöten Öse 17 und eines an dem Bügel 11 befestigten Hakans 13 in seinem Abstand zur Behälterwand 1 konstant ist, können die obersxen Anodenkörbe geneigt werden. Dadurch kann die Anodenoberfläche weiterhin vergrößert werden und der Mandrel veiter in den Elektrolyten 2 eingetaucht werden. Dadurch erhöht sich die wirksame KathodenoberflHehe, d. h., die Oberfläche, auf der Kupfer abgeschieden werden kann, wodurch die Abschoidnngegeschwindigkait noch erhöht wird* Zur Aufhängung der unteren Anodenkörbe an den oberen Anodenkvfrben ist am unteren Endo der Anodenkörbe 5 eine geriffelte Kontaktscheibe 19 angebracht, die mit Nuten 20 versehen ist. Am oberen Ende der Anodenkörbe 5 ist ein Fischband 21 angeschweißt, das mit einer Bohrung versehen ist, die dem Durchmesser dor Kontaktscheibe entspricht» Mittels eines nicht dargestellten Zapfens, der in die Nu» ton eingreift und einer durch die Bohrung des Flachbandes hiedurchgeführten in die Kontaktscheibe 19 eingeschraubten Flügelschraube 81 können die Ancdenkörbe in unterschiedlichen Winkeln zueinander arretiert werdet.. d. h·, die Anodenkörbe umgeben das Mandrel 3 auch bei unterschiedlichen Durchmessern des Mandrels 3 stets nahezu in gleichem Abstand·

In der Figur 3 ist noch eine Ausführungsform des Bodenkorbeβ 7 dargestellt· Der Bodenkorb besteht aus zwei Teilen 22 und 23t die ineinander^©steckt sind und ist in seiner Lunge ebenfalle variabel. Hierzu, dienen Bohrungen Zk_t in die eine Schraube 25 eingesteckt ist. Dor Boden des Dodenkorbes 7 ist mit Löchern 26 versehen, durch die

• 7 -

713665428.11.74

dor Anodenschlamm auf dem Boden des Badbehältere 1 fällt, von wo er in bekannter Weise entfernt werden kann· Der Bodenkorb 7 ist in derselben Weise wie die An©denkörbe untereinander mit diesen verbunden. Der Bodenlcorb 7 kann aber auch in vorteilhafteste!se durch Titan- oder Kunststoffketten gebildet werden, auf denen ein gelochtes Blech aus Titan bzw· Kunststoff gelegt wird. Die Kotte.ienden sind dann an den untersten Anodenkörben befestigt« Zur Anpassung an den jeweiligen Durchmesser des Mandrels kUzmen dann einzelne Kettenglieder entfernt rder hinzugefügt werden.

Ale Schüttgut könnte auch vorteilhaft Material verwendet «erdtA, das nicht nur aus dem abzuscheidenden Metall besteht» Ef könnte es durchaus zweckmäßig sein, bei der Walzenverkupferung Schwarzkupfer (Cu θ) oder andere Kupferverbindungen zu verwenden.

713665428.11.74

Claims (1)

1. Kabel- und Metallwerke Η« Easer KG

   Gutehoffmmgshütto AG Galvano-Titanbau

   sprüche

   1* Vorrichtung zur elektrolytisches Abscheidung von Metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise Walzen, bei der der Gegenstand als Kathoaö geschaltet in einem geeigneten Elektrolyten um »eine Längsachse gedreht wird und Anoden aus dem abzuscheidenden Metall in dem Elektrolyten sich befinden, dadurch gekennzeichnet, daß als Anoden metallisches Schii-ttgutf wie beispielsweise Metallgranalien, vorwendet werden, die in Anodenkörben gelagert sind, die winklig miteinander verbunden, in nahezu gloichom Abstand zur Oberfläche doe Gegenstände« angeordnet sind·

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkörbe mit ihren Enden imeinanderetcckbar sind·

   3* Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkörbe zumindest an ihren Enden konisch ausgebildet sind.

   k. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenkörbe aus Titanbloch hergestellt sind·

   5· Vorrichtung nach Anspruch 1 - 4„ dadurch gekonnzeichnet, daß der "Winkel zwischen den Anodenkörben an ihrer Verbindungsstelle miteinander fixiorbar ist·

   713665428.11.74

   «β ·* * · · · 4θ*ο e

   ■ν If····

   Al

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Anodenlcorb mit seiner Oberkante in Richtung auf don Mandrel geneigt iat.

   7. Vorrichtung nach Anspruch i - 6_# dadurch gekennzeichnet, daß die untersten Anodenkörbe durch einen Bodenkorb miteinander verbunden Bind, der in Richtung auf das Mandrol offen und in seinem Boden eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.

   8» Vorrichtung nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenkorb aus zvei insinanderschi.obbnren Teilen besteht und in seiner Länge einstellbar ist·

   713665428.11.74