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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenvorrichtung für ein Verzinnungsbad und dergleichen.
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines Verzinnungsba- des für Kupferdrähte und Kapferlitzen beschrieben. Es ist je- doch darauf hinzuweisen, dass diese beispielhafte Beschreibung nicht als Einschränkung der Anwendung der Erfindung zu betrach- ten ist, und dass die Erfindung vielmehr auch in anderen Berei- chen der elektrochemischen und insbesondere elektrolytischen Behandlung von Werkstoffen und Werkstücken angewendet werden kann.
In einer Verzinnungsanlage wird auf elektrochemischem Wege Zinn von der Anode auf das Werkstück, z. B. auf den zu verzinnenden Draht übertragen.
Als Anode werden herkömmlicherweise Zinnplatten verwendet, die in das elektrolytische Bad eingehängt werden. Mit fortschrei- tender Materialübertragung werden die Anodenplatten kleiner und müssen gegen neue Platten ausgetauscht werden. Der Rest der An-
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odenplatte wird dabei wieder zur Gewinnung neuer Anodenplatten eingeschmolzen.
Dieser Vorgang ist umständlich und hat, insbesondere wenn nur eine Anodenplatte verwendet wird, den Nachteil, dass der elek- trolytische Prozess während des Auswechselns der Anode unterbro- chen werden muss.
Es ist deshalb vorgeschlagen worden, statt dieser Platten Körbe aus einem Metall, nämlich Titan, in das elektrolytische Bad einzuhängen und diese Körbe dann mit einzelnen Zinnkugeln, so- genannten Pellets, zu füllen. Auch dieses Verfahren hat aber eine Reihe von Nachteilen.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrodenvorrichtung für elektrochemische Verfahren zur Verfü- gung zu stellen, welche die Nachteile der bekannten Anodenein- richtungen vermeidet und eine kostengünstige Durchführung des elektrochemischen Vorganges ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den Gegenstand des An- spruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Elektrochemisches Bad gemäss Anspruch 20.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäss ist insbesondere eine Elektrodenvorrichtung für elektrochemische Bäder, insbesondere für elektrolytische Ver- zinnungsanlagen, vorgesehen, welche einen Behälter aufweist, dessen Wandung zumindest teilweise aus einem elektrisch nicht- leitenden Material besteht. Die Elektrodenvorrichtung weist ferner einen Metallkörper auf, der in elektrisch leitenden Kon-
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takt mit einem elektrochemisch wirksamen Substanzmaterial steht bzw. ist der Metallkörper derart gestaltet, dass elektrochemisch wirksames Substanzmaterial mit ihm in Verbindung gebracht wer- den kann, welches im Behälterinneren aufgenommen wird.
Der Behälter kann unterschiedlich gestaltet sein und weist ins- besondere einen Behälterboden auf, welcher auch als Wandung be- zeichnet wird, sowie seitliche Wandungen und ist nach oben ge- öffnet. Die Aussenkontur der seitlichen Wandungen kann auf un- terschiedliche Weise gestaltet sein, wie rechteckig oder qua- dratisch oder rund oder dergleichen.
Der Behälter weist mindestens eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung auf. Diese Wandung ist vorzugsweise als Gitter oder dergleichen gestaltet.
Der Begriff der Wandung ist im Sinn der vorliegenden Erfindung insbesondere als Begrenzungseinrichtung des Behälterinneren in einer vorbestimmten Richtung oder in unterschiedlichen Richtun- gen oder als Bereich einer solchen Begrenzungseinrichtung zu verstehen.
Die Behälterwandungen bestehen aus einem Material, welches durch vorbestimmte elektrochemische Flüssigkeiten nicht an- greifbar ist, und zwar insbesondere nicht durch solche elektro- chemische Flüssigkeiten, wie sie üblicherweise in Galavanikan- lagen bzw. Verzinnungsanlagen verwendet werden.
Der Behälter ist dafür vorgesehen, beim elektrochemischen Pro- zess, also insbesondere beim Galvanisieren bzw. Verzinnen oder dergleichen, ein für den elektrochemischen Prozess benötigtes Substanzmaterial aufzunehmen.
Dieses Substanzmaterial ist insbesondere ein Material, welches Ionen abgeben oder aufnehmen kann. Vorzugsweise ist das Sub-
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stanzmaterial ein Anodenmaterial. Das Substanzmaterial kann un- terschiedlich gestaltet sein. Vorzugsweise ist das Substanzma- terial eine Mehrzahl von Pellets, die kugel-, kegel- oder pil- lenförmig gestaltet sind.
Besonders bevorzugt ist das Substanzmaterial aus Zinn, wobei auch andere Materialien bevorzugt sind.
Das Substanzmaterial bzw. Anodenmaterial ist insbesondere der- art gestaltet, dass es sich beim Galvanisieren bzw. Verzinnen mit der Zeit zersetzt, die Freigabe an Ionen durch die elektro- chemische Flüssigkeit zum zu galvanisierenden bzw. zu verzin- nenden Körper bewegt werden und dort eine Oberflächenschicht erzeugen.
Der Metallkörper kann im Sinne der vorliegenden Erfindung un- terschiedlich gestaltet sein.
Vorzugsweise weist der Metallkörper einen Bereich auf, welcher sich flächenmässig oder stabförmig erstreckt.
Besonders bevorzugt werden die Wandungen des Behälters zumin- dest teilweise von dem Metallkörper gebildet.
Der Metallkörper stützt sich an den Wandungen des Behälters ab oder ist zumindest teilweise innerhalb des Behälters angeord- net, ohne diesen Behälter zu kontaktieren.
Der Metallkörper ist einstückig gestaltet oder weist mehrere Teile auf, welche in Kontakt stehen, und zwar indem sie anein- ander befestigt sind oder nicht befestigt sind. Die Befesti- gungseinrichtungen zwischen gegebenenfalls vorhandenen, ver- schiedenen Teilen des Metallkörpers können derart gestaltet sein, dass diese Teile lösbar oder nicht lösbar sind.
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Besonders bevorzugt weist der Metallkörper wenigstens einen er- sten Bereich, sowie wenigstens einen zweiten Bereich auf. Die- ser erste Bereich, bzw. diese ersten Bereiche dienen insbeson- dere dazu, das Substanzmaterial zu tragen. Dieser erste Bereich weist vorzugsweise laschenförmige oder tellerförmige oder ebene oder auf sonstige Weise gestaltete Elemente auf, welche das Substanzmaterial tragen können. Dieser erste Bereich bzw. diese ersten Bereiche sind vorzugsweise im wesentlichen horizontal ausgerichtet. Auch gewölbte oder auf sonstige Weise gestaltete erste Bereiche sind erfindungsgemäss bevorzugt. Wenigstens ein erster Bereich ist siebartig gestaltet.
Wenigstens ein Teil der zweiten Bereiche ist vorzugsweise der- art gestaltet, dass sie sich in Richtung der Behältertiefe er- strecken. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das obe- re Ende des zweiten Bereichs weiter vom Behälterboden entfernt ist, als das untere Ende des zweiten Bereichs.
Besonders bevorzugt erstreckt sich wenigstens ein Teil der er- sten Bereiche seitlich vom zweiten Bereich weg und ist mit dem zweiten Bereich elektrisch leitend verbunden.
Der zweite Bereich ist vorzugsweise mit einem oder mehreren elektrisch leitenden Kontaktanschlüssen verbunden, welche aus Kupfer oder dergleichen sind oder Kupfer und dergleichen auf- weisen. Dieser Kontaktanschluss ermöglicht, dass zwischen einer ausserhalb des Behälters angeordneten Leitungsanordnung und dem oder den zweiten Bereichen eine elektrisch leitende Verbindung erzeugt wird, welche bewirkt, dass ein elektrischer Strom zwi- schen der Leitungsanordnung und dem zweiten, und gegebenenfalls ersten, Bereich fliessen kann. Die Leitungsanordnung ist vor- zugsweise derart gestaltet, dass sie Kupferschienen oder der- gleichen aufweist, in welche der zweite Bereich eingehängt
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wird, und zwar insbesondere derart, dass die Kontaktanschlüsse die Kupferschienen oder dergleichen kontaktieren.
Gegebenenfalls weist der zweite Bereich Durchgangsöffnungen auf.
Der zweite Bereich ist vorzugsweise stabförmig oder plattenar- tig oder auf sonstige Weise gestaltet.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Bereich innerhalb des Behälters derart angeordnet, dass er den Behälter oder einen Teil des Behälters, in verschiedene Kammern unterteilt. Diese Unterteilung in Kammern ist insbeson- dere derart gestaltet, dass ein plattenförmig gestalteter zwei- ter Bereich sich zwei sich gegenüber angeordnete Wandungen des Behälters oder zwischen zwei - insbesondere diagonal - gegen- über angeordneten Ecken des Behälters erstreckt.
Vorzugsweise ist der zweite Bereich diagonal innerhalb des Be- hälters angeordnet, und zwar in Bezug auf den Behäluerquer- schnitt.
Besonders bevorzugt sind der ersten Bereiche und die zweiten Bereiche im wesentlichen in der Behältermitte angeordnet, und zwar bezüglich der Fläche des Behälterbodens oder bezüglich des Behältervolumens.
Vorzugsweise sind der erste und/oder der zweite Bereich derart im Behälter und zueinander angeordnet, dass sie eine Elektrolyt - Strömung in Richtung des Elektronenflusses, welcher beim Galva- nisieren bzw. Verzinnen gegeben ist durch ihre Form, Gestaltung und Anordnung unterstützen.
Vorzugsweise ist der Metallkörper, und insbesondere der zweite Bereich, als Aufsatz gestaltet, welcher sich an den Wandungen
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des Behälters erstreckt, und zwar insbesondere an der Behälte- rinnenseite.
Das nicht-elektrischleitende Material der Behälterwandungen ist insbesondere Kunststoff, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) oder dergleichen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Elektrodenvorrichtung gemäss Anspruch 2, welche einen Behälter mit wenigstens einer metallischen flüssigkeitsdurchlässigen Wandung aufweist und aus einem von einem elektrochemisch nicht angreifbaren Material be- steht.
Ferner weist die Elektrodenvorrichtung einen Metallkörper auf, der insbesondere derart gestaltet und angeordnet ist, wie es bereits beschrieben wurde, jedoch von der metallischen Wandung des Behälters verschieden ist und mit dieser nicht im elek- trisch leitendem Kontakt steht. Die Elektrodenvorrichtung weist ferner einen elektrischen Kontaktanschluss auf, welcher mit dem Metallkörper elektrisch leitend verbunden ist und eine elek- trisch leitende Verbindung zu einer ausserhalb des Behälters an- geordneten Leitungsanordnung erzeugen kann. Dieser Kontaktan- schluss ist derart angeordnet und gestaltet, dass während des elektrochemischen Prozesses, also insbesondere während des Gal- vanisierens bzw.
Verzinnens, das elektrische Potential der me- tallischen Wandungen des Behälters geringer ist als das elek- trische Potential des Substanzmaterials, welches mit dem Me- tallkörper zumindest teilweise in einer elektrisch leitenden Verbindung steht.
Vorzugsweise erstreckt sich der Metallkörper in dem Behälter derart, dass er sich an dem Behälter im Bodenbereich abstützt oder er mit oder ohne Berührung der Behälterwandungen im Behäl- ter hängt. Aufhängevorrichtungen für den Metallkörper können
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insbesondere an den Behälterwandungen oder ausserhalb des Behälters vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist der Metallkörper als Einsatz gestaltet, welcher, gegebenenfalls entfernbar, in den Behälter eingesetzt werden kann.
Der Metallkörper ist zumindest teilweise mit dem Behälter lösbar oder fest verbunden oder kann vollständig aus dem Behälter entnommen werden.
Vorzugsweise weist der Metallkörper wenigstens ein Bauteil auf, welches sich an unterschiedlichen Stellen an den Wandungen des Behälters abstützt.
Bevorzugt ist der Behälterboden ein erster Bereich des Metallkörpers.
Vorzugsweise weist wenigstens ein erster Bereich Durchgangsöffnungen auf, welche ermöglichen, dass die elektrochemische Flüssigkeit durch diese Öffnungen zu dem am oder auf dem ersten Bereich abgestützten Substanzmaterial strömt.
Bevorzugt sind die ersten Bereiche sowie das Substanzmaterial derart gestaltet, dass diese ersten Bereiche, und gegebenenfalls die zweiten Bereiche, im wesentlichen vollständig von dem Substanzmaterial umgeben, insbesondere bedeckt, sind, so dass die Oberfläche dieser ersten Bereiche im wesentlichen vom Elektrolyten nichL umspült wird. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Metallkörper derart gestaltet, dass während des Galvanisierens der Stromfluss vom Metallkörper im wesentlichen zentral nach aussen gerichtet ist.
Besonders bevorzugt sind die metallischen Wandungen des Behälters und/oder der Metallkörper wenigstens teilweise aus Titan.
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Der Kontaktanschluss ist vorzugsweise derart gestaltet, dass ein Kupferelement mit einer Titanschicht umgeben ist, welche im Be- reich des Kontaktes zu einer Leitungsanordnung unterbrochen ist.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Stützeinrichtung vorgesehen, welche den Behälter stützen kann. Diese Stützeinrichtung ermög- licht insbesondere, dass der Behälter in eine Leitungsanordnung oder dergleichen, wie Metallschienen, eingehängt wird. Diese Stützeinrichtungen sind als Haken oder dergleichen gestaltet und weisen besonders bevorzugt den bzw. die elektrisch leiten- den Kontaktanschlüsse auf.
Bevorzugt weist wenigstens ein Teil der Wandungen des Behälters oder wenigstens ein erster Bereich Verstärkungseinrichtungen, wie Rippen oder dergleichen, auf. Vorzugsweise sind die ersten Bereiche innerhalb des Behälters derart angeordnet, dass das von diesem gestützte Substanzmaterial die Behälterwandungen zumin- dest teilweise kontaktiert.
Bevorzugt weist der Behäl ter wenigstens eine Aufnahmeeinrich- tung, wie Haken oder Ösen oder dergleichen, auf, welche zum Transport des Behälters verwendet werden können. In diese Auf- nahmeeinrichtungen kann eine Transuorzeinrichtung, wie ein Kran mit Kranhaken oder dergleichen, eingreifen.
Vorzugsweise sind die Stützeinrichtung und/oder die Aufnahme- einrichtungen unterhalb der oberen Wandungsendes des Behälters angeordnet, so dass während des Galvanikbetriebes auf einfache Weise Substratmaterial in den Behälter nachgefüllt werden kann.
Bevorzugt wird die erfindungsgemässe Vorrichtung beim Galvani- sieren von Stranggut eingesetzt.
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Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein elektrochemisches Bad gemäss Anspruch 20.
Das elektrochemische Bad weist ein Becken mit einem Elektroly- ten auf, in welches eine erfindungsgemässe Elektrodenvorrichtung bzw. ein erfindungsgemässer Behälter mit wenigstens einer flüs- sigkeitsdurchlässigen Wandung wenigstens teilweise eingesetzt bzw. eingeführt werden kann.
Dieser Behälter wird insbesondere mittels Stützeinrichtungen gelagert bzw. aufgehängt.
Die Erfindung soll durch die bevorzugten und beispielhaften Ausführungsformen nicht beschränkt werden.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand beispielhafter Aus- führungsformen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, näher erläutert.
Dabei zeigt: Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer, teilgeschnittener Ansicht ; Fig. 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer, teilgeschnittener Ansicht.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Elektrodenvorrichtung 1 mit einem Behälter 10 und einem Metallkörper 12.
Der Behälter weist Wandungen bzw. Wandungsbereiche 14, 16, 18 auf.
Die Wandungen bzw. Wandungsbereiche 14 sind im wesentlichen parallel und einander gegenüberliegend.angeordnet.
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Die Wandungsbereiche 16 sind ebenfalls im wesentlichen parallel zueinander und gegenüberliegend angeordnet.
Die Wandung 18, welche der Boden des Behälters 10 ist, ist ein erster Bereich 22.
Die Wandungen 16, 18 sind jeweils aus Metall, insbesondere aus Titan, und im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig gestaltet.
Die Wandungen 14 sind flüssigkeitsdurchlässig gestaltet, was hier dadurch gegeben ist, dass diese Wandungen 14 als Gitter ge- staltet sind. Die Wandungen 14 sind aus einem Kunststoff, wie Polypropylen oder Polyethylen.
Der Metallkörper 12 weise unterschiedliche Bereiche auf, und zwar zweite Bereiche 20 sowie erste Bereiche 22.
Die zweiten Bereiche 20 sind jeweils plattenförmig gestaltet.
Zwei dieser plattenförmigen zweiten Bereiche 20 bilden jeweils eine seitliche Wandung 16 des Behälters. Zwei weitere zweite bzw. plattenförmige Bereiche 20 ragen unter einem Winkel, wel- cher hier als 90 -Winkel gestaltet ist, von diesen die Seiten- wandungen 16 bildenden zweiten Bereichen 20 in das Behälterin- nere, und zwar derart, dass sie zu den gitterförmigen, nicht elektrisch leitenden Wandungen 14 beabstandet sind. Ein weite- rer zweiter Bereich 20, welcher im wesentlichen plattenförmig gestaltet ist, ist unter einem schrägen Winkel zu den Wandungen 14 des Behälters 10 angeordnet und verbindet die gegenüberlie- genden Wandungen 14 miteinander.
Von den zweiten Bereichen 20, weiche die seitlichen Wandungen 16 des Behälters bilden, erstrecken sich über das obere Ende 22 des Behälters hinaus Platten 24, welche ebenfalls zweite Berei- che 20des Metallkörpers sind.
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Der Behälterboden 18, welcher ebenfalls als Wandung bezeichnet wird und metallisch gestaltet ist, ist ein zweiter Bereich des Metallkörpers und steht in elektrisch leitendem Kontakt mit den zweiten Bereichen 20, welche die seitlichen Wandungen 16 des Behälters 10 bilden, mit den zweiten Bereichen 20, welche sich von den seitlichen Wandungen 16 ins Behälterinnere erstrecken, sowie mit dem zweiten Bereich 20, welcher diagonal zwischen den nicht-leitenden Wandungen 14 des Behälters 10 angeordnet ist.
Der Behälter kann mit Pellets, wie Zinnpellets oder derglei- chen, befüllt werden, und zwar derart, dass diese Pellets vom Behälterboden 18 aufgenommen werden und insbesondere die zwei- ten Bereiche 20, welche die seitlichen Wandungen 16 bilden, die zweiten Bereiche 20, welche von den seitlichen Wandungen 16 in den Behälter hineinragen, sowie den zweiten Bereich 20, welcher diagonal zwischen den seitlichen, nicht leitenden Wandungen 14 angeordnet sind, kontaktieren.
An den oberen Enden der zweiten Bereiche 20, welche über das obere Ende 22 des Behälters hinausragen, sind Stützeinrichtun- gen 26 angeordnet, welche ermöglichen, dass der Behälter in eine Leitungsanordnung, wie Kupferbänder oder dergleichen, einge- hängt wird. Diese Stützeinrichtungen bestehen aus Titan und weisen elektrisch leitende Kontaktanschlüsse 28 auf, in welchen die Titanschicht unterbrochen ist, so dass das Kupfer unmittel- bar die Leitungsanordnung kontaktieren kann.
Der diagonal zwischen den Wandungen 14 angeordnete zweite Be- reich ist eine durchgehende Platte und bewirkt, dass der Behäl- ter 10 in unterschiedliche Kammern 30,32 unterteilt wird.
Fig. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Er- findung, welche im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht, in gedrehter Darstellung.
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Die Ausführungsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Fig. 1 im wesentlichen dadurch, dass in dem diagonal zwischen den Wandungen 14 des Behälters 10 ange- ordneten zweiten Bereich 20Durchgangsöffnungen 40 vorgesehen sind, welche ermöglichen, dass ein Elektrolyt bzw. eine Flüssig- keit zwischen der Kammer 30 und der Kammer 32 innerhalb des Behälters 10 strömen kann.