CN114174560A - 用于借助于脉冲技术电解涂覆导电的带材和/或织物的方法和设备 - Google Patents

用于借助于脉冲技术电解涂覆导电的带材和/或织物的方法和设备 Download PDF

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CN114174560A CN202080054435.8A CN202080054435A CN114174560A CN 114174560 A CN114174560 A CN 114174560A CN 202080054435 A CN202080054435 A CN 202080054435A CN 114174560 A CN114174560 A CN 114174560A
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Abstract

本发明涉及一种电镀方法以及设备，其用于借助于脉冲技术为导电的带材和/或导电的带状织物电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物的覆层，导电的带材和/或导电的带状织物优选是金属带材、塑料带材、玻璃纤维织物带材、碳纤维编织织物带材和/或它们的复合材料，金属带材例如是钢带和/或板材。

Description

用于借助于脉冲技术电解涂覆导电的带材和/或织物的方法 和设备
技术领域
本发明涉及一种电镀方法以及设备，其用于为导电的带材和/或导电的带状织物(优选金属带材(例如钢带和/或钢板)、塑料带材、玻璃纤维织物带材、碳纤维编织织物带材和/或它们的复合材料)电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物的覆层。
背景技术
电解精炼带材(例如钢带)如今作为半成品用在许多工业分支中，例如汽车工业、航空航天技术、机械工程、包装工业以及家用电器和电器制造。这种类型的带材传统上在连续工作的带材处理设备中来制造，其中，带材以恒定的速度通过一个或多个相继连接的电解池。
在此以电解方式沉积在带材的一侧或两侧的涂层可承担各种任务，并赋予相应的带材新的产品性能。它们例如是防止腐蚀或防止氧化、磨损保护、产生装饰性产品特性和/或产生磁性和/或电表面特性。
因此，电解镀锌的钢带例如通过锌覆层获得有效的防腐蚀保护，并且为漆和/或通过塑料薄膜的覆膜提供了好的附着基础。铬覆层为钢带或塑料带材同样赋予增强的防腐蚀和防磨损保护，以及还赋予装饰性能。另一方面，镍和镍合金可提高相应的基材的表面硬度。
具有所期望的特性的相应的覆层的制造尤其在节约和经济方面高度取决于各种参数，例如电解液的类型和组成、其金属盐的浓度和温度、电解池及其电极的几何布置、电化学电流的引导及其数值、时间和极性。
在现有技术中，金属带的电解涂覆借助于直流电进行，其中，在此应用晶闸管技术。所谓的直流电解可单极地并且可部分变换极性地来设计，然而不允许在数值、时间和极性方面的特定的电流序列，从而不可在连续的过程中调节涂层的表面粗糙度和/或层厚度。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种相对于现有技术有改善的方法以及有改善的设备，其用于为导电的带材和/或导电的带状织物电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物的覆层，该方法尤其使得能够在连续的过程中调节涂层的表面粗糙度和/或层厚度。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求14的特征的设备来实现。
针对根据本发明的方法规定，在必要的事前的清洁和/或活化后，将导电的带材和/或导电的带状织物(优选金属带材、塑料带材、玻璃纤维织物带材、碳纤维编织织物带材和/或它们的复合材料)输送给涂覆段，并且在该涂覆段中进行连续地电解涂覆，该涂覆段包括至少一个、优选至少两个或更多个电解池，其中，导电的带材和/或带状织物首先通过至少一个导电辊连到阴极，并且在至少一个电解池内以限定的距离平行于至少一个布置在电解池中的阳极进行引导。
根据本发明，至少一个阳极借助于调制电流通电，其中，涂覆过程在涂覆段内在使用限定的脉冲波形序列的情况下来进行，该脉冲波形序列由至少一个脉冲波形形成，其中，根据脉冲波形序列，选自第6至15族的金属中的至少一种金属和/或半金属中的至少一种半金属和/或它们的混合物从电解液中沉积在导电的带材和/或带状织物上，并且形成覆层。
本发明同样提出了一种用于电解涂覆导电的带材和/或导电的带状织物的设备。该设备包括：必要时设置的清洁和/或活化单元，导电的带材和/或带状织物可在该清洁和/或活化单元中进行清洁和/或活化；涂覆段，其具有至少一个、优选至少两个或更多个电解池，导电的带材和/或带状织物可在该电解池中连续地电解涂覆；和至少一个导电辊，导电的带材和/或带状织物可通过该导电辊连到阴极，其中，至少一个电解池包括至少一个阳极，其布置成，使得可引导通过至少一个电解池的导电的带材和/或带状织物可相对于该至少一个阳极以限定且平行的间距来引导。根据本发明，设备包括至少一个脉冲整流器，该脉冲整流器以开关电源技术来实施，其负极与至少一个导电辊电气连接，并且正极与至少一个阳极电气连接，使得至少一个阳极可借助于调制电流通电，使得可在涂覆段内在使用限定的脉冲波形序列的情况下执行涂覆过程，其中，脉冲波形序列由各脉冲波形形成，其中，根据脉冲波形序列，选自第6至15族的金属中的至少一种金属和/或半金属中的至少一种半金属和/或它们的混合物可从电解液中沉积在导电的带材和/或带状织物上。
已经令人惊讶地表明，在使用限定的、由各脉冲波形形成的脉冲波形序列的情况下，涂层的粒度以及其表面可有针对性进行调节。因此可通过有针对性的削减或堆积来修正不平坦性，以实现期望的表面粗糙度和/或层厚度。另一优点是，通过选择脉冲波形序列或形成它的各脉冲波形可与带材基底的粗糙度无关地调节涂层的粗糙度。
根据本发明的涂覆过程在涂覆段内在使用限定的脉冲波形序列的情况下来进行，脉冲波形序列由各脉冲波形形成。在此，脉冲波形序列可由唯一的脉冲波形形成和/或由脉冲波形集合中的至少两种或更多种相同和/或不同的脉冲波形的组合形成。
因此，改变极性例如能够使得沉积过程逆转。通过改变极性例如可修正(部分)涂覆的基底的这样的区域，该区域在先前的阴极涂覆步骤和/或涂覆过程中由于例如在基底的边缘处的高的电流密度而具有相对于其余区域过高的层厚度或树枝状的晶体生长。因此，改变极性、更确切地说阳极运转能够实现有针对性地削减局部的过高，并且使该区域的层厚度与周围的区域相均衡。
此外，电解过程可在使用调制电流的情况下如此来设计，使得可实现特别紧凑、致密、纯净、均匀、精细结晶、无孔、无裂纹和无枝晶的涂层。此外，待涂覆的导电的带材和/或带状织物可在连续的涂覆过程中在其整个面上涂覆均匀的层厚度，其尤其在带材宽度上均匀地伸延(边缘效应)，并且没有局部的过涂覆部和/或欠涂覆部。因此可有利地取消复杂地使用边缘掩模。
此外，在两极的运转中使用调制电流引起具有改善的特性的多层组成。通过选择脉冲波形可有针对性地积极影响晶核形成、其数量以及在导电的带材和/或带状织物上的分布，这引起有利的晶体生长。通过重复的脉冲波形还可分裂能斯特扩散层，这引起改善在阴极、即连到阴极的导电的带材和/或带状织物处的材料运输特性，并且表现出沉积出粗糙度更低的覆层，提升其光泽，并且引起更致密的涂层且因此提升耐腐蚀性。
通过形成时间上短暂但在数值上高于平均电流密度的前置脉冲(Vorimpulse)，可将更多数量的金属离子和/或半金属离子输送到连到阴极的带材和/或带状织物，这引起涂层的更细粒度的形态。
在从属权利要求中给出了本发明的其他有利的设计方案。在从属权利要求中单独列出的特征可以技术上有意义的方式彼此组合，并且可限定本发明的其他设计方案。此外，在说明书中更详细地呈现和阐述了在权利要求中给出的特征，其中，展现了本发明的其他优选的设计方案。在此要指出的是，在各个方法步骤中阐述的所有具体的装置特征可以相同的方式与根据本发明的设备和/或方法组合，而无需对此明确提及，反之亦然。
将术语金属和/或半金属理解成在电镀中已知的金属或半金属，尤其是铬(Cr)、锰(Mn)、铼(Re)、铁(Fe)、钌(Ru)、锇(Os)、钴(Co)、铑(Rh)、铱(Ir)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、锌(Zn)、镉(Cd)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锡(Sn)、铅(Pb)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)和/或它们的混合物或合金，其中，金属和/或半金属可单独或组合地选自第6至15族。
导电的带材和/或导电的带状织物优选地选自这样的组，该组包括金属带材(例如钢带和/或板材)、塑料带材、玻璃纤维织物带材、碳纤维编织织物带材和/或它们的复合材料。
特别优选地，导电的带材为钢带，其具有的抗拉强度至少为Re≥500MPa，更优选地至少为Re≥600MPa，并且最优选地至少为Re≥800MPa。关于最大的抗拉强度，将钢带限制到抗拉强度Re≤2000MPa，更优选地限制到抗拉强度Re≤1500MPa，还更优选地限制到抗拉强度Re≤1200MPa。
设备的涂覆段可主要包括电解池，其具有阳极，阳极例如以板式阳极的形式来构造。在改进方案中，仅仅一个电解池可包括两个阳极，它们例如沿带材行进方向相继布置，使得带状的基底可在单侧进行涂覆。在优选的实施方案变体中，两个阳极可构造在一个阳极组件中，在该阳极组件中，两个阳极此时彼此平行地布置在一个电解池中。
在优选的实施方案变体中，涂覆段包括至少两个电解池，更优选地包括至少三个电解池，还更优选地包括至少四个电解池，进一步优选地包括至少五个电解池，并且出于工艺经济性的原因，限制到最多20个电解池，优选限制到最多16个电解池，更优选地限制到最多15个电解池。多个电解池优选沿带材行进方向相继布置，然后导电的带材和/或带状织物在涂覆段内引导通过该电解池。
各电解池可为水平构造的电解池的形式，或优选地是竖向构造的电解池的形式，相应的待涂覆的基底通过换向辊引导通过该电解池。
在各电解池内的涂覆过程在电解液中进行，导电的带材和/或带状织物被引导通过该电解液。电解液介质通常是水性的，并且通常具有小于5.0的pH值。替代地，电解液介质还可由非水性的介质形成，例如离子液体。优选的离子液体包括氯化胆碱和尿素的混合物。
调制电流由脉冲整流器提供，其以开关电源技术来实施。使用脉冲整流器使得能够限定相应的期望的脉冲波形以及因此整个脉冲波形序列的数量、时间走向以及极性，从而可根据预定的参数使电解过程与包括带材基底和涂覆剂的相应的系统最佳地匹配。
以这种方式构造的脉冲整流器如此来限定，即，首先对电源端的交流电压进行整流和平滑处理。此时产生的直流电压具有明显更高的频率，通常在5kHz至300kHz的范围内，然后被分频，以高频来转换并且接着进行整流和滤波。叠加的电压和电流调节通常通过脉冲宽度调制或脉冲相位调制来工作。
通过功率传送器的高频，转换器明显更小地构造，从而能量损失明显更低。由于该系统，由此得到直流供电部以及因此整个生产设备的明显更高的性能效率。
根据结构类型，脉冲整流器可以模块化的结构方式来提供。这引起明显更高的可用性，因为有缺陷的模块的要提供的性能可通过另一模块承担，并且在维修缺陷模块时可将其快速更换。
另一优点是，直流电流的质量，尤其其较低的残余纹波，在更低的损耗的情况下明显更好于在传统的基于晶闸管的直流电解中的情况，可明显更快且更简单地实现有缺陷的机构的维修，并且现有的直流电流/直流电压供应系统可通过其他模块在事后通过使用相应的调节技术来扩展，借助于该调节技术可提高直流电流/直流电压供应系统的性能。
提供调制电流的至少一个脉冲整流器有利地通过其负极与至少一个导电辊电气连接，并且正极与至少一个阳极电气连接。就此而言，优选地规定，至少一个脉冲整流器，特别优选地，脉冲整流器中的每个脉冲整流器在涂覆段中与中央控制单元电气连接，通过该中央控制单元调节整个涂覆过程。通过控制单元将脉冲波形序列的至少一个脉冲波形传输给至少一个脉冲整流器，优选地传输给每个脉冲整流器，其将该脉冲波形在信号技术上传输给相应的相关联的电解池。
脉冲波形序列的脉冲波形通常包括至少一个阴极脉冲、至少一个阳极脉冲、和/或至少一个脉冲暂停(Pulsauszeit)，其中，阴极和阳极脉冲由脉冲持续时间和其相应的形状、例如矩形来限定。
至少一个阳极优选地构造为板式阳极。这种板式阳极原则上可设计成可溶性或不可溶性的阳极的形式。对于可溶性的阳极，其还被称为活性阳极系统，阳极在电解期间进入溶液中。另一方面，不可溶性的阳极，其还被称为惰性阳极系统，在电解期间不会进入溶液中。不可溶性的阳极一方面包含载体材料和施加在载体材料上的涂层，该涂层还可被称为活性层，另一方面。在此，通常用作载体材料的是钛、铌或其他惰性金属，但在任何情况下使用的都是这样的材料，该材料在电解条件下不活泼。通常用作活性层的材料是电子传导材料，例如铂、铱或其他贵金属、它们的混合氧化物或这些元素的化合物。在此，活性层可直接施加到载体材料的表面上或位于与载体材料间隔开地布置的基底上。尤其还可用作基底的是作为载体材料的材料，即，例如钛、铌等。
至少一个阳极可优选一件式地和/或根据有利的实施方案变体由至少两个或更多个构造为杆状的子阳极形成，其中，然后子阳极中的每个子阳极与电源电气连接。至少两个或更多个构造为杆状的子阳极有利地如此布置，使得每个子阳极与带材的距离可在带材的宽度上进行调节。由此可沿着基底、即导电的带材和/或带状织物的带材宽度通过调节子阳极中的每个子阳极与带材的距离和/或通过经由脉冲整流器调节电流密度来施加和/或通过解吸修正局部不同的层厚度。因此，布置在带材边缘处的子阳极例如可被提供比带材的布置在中间段的子阳极更低的电流密度，和/或可被定位成相对于带材的距离更大，以便控制金属和/或半金属在带材边缘处的沉积。
在特别有利的实施方案变体中，至少一个电解池包括至少一个阳极组件，其包括两个彼此平行地布置的阳极，导电的带材和/或带状织物被引导通过该阳极。在这种构造的配置中，优选地规定，至少一个阳极组件的阳极中的每个阳极通过单独的脉冲整流器通电，使得阳极中的每个阳极相应与每个脉冲整流器的正极电气连接，并且每个脉冲整流器的负极与至少一个导电辊电气连接。换言之，电解池在该配置中包括两个阳极、两个脉冲整流器以及导电辊，带材基底通过该导电辊连到阴极。
在另一优选的实施方案变体中，至少一个电解池包括至少两个阳极组件，其相应具有两个彼此平行地布置的阳极，导电的带材和/或带状织物被引导通过阳极。如果这种电解池构造为浸没槽，特别优选规定，导电的带材和/或带状织物在至少两个阳极组件之间通过必要时布置在电解池内的换向辊换向。在这样构造的配置中，至少两个阳极组件的阳极中的每个阳极同样通过单独的脉冲整流器通电，从而在该配置中总地设置四个脉冲整流器。在此，四个阳极中的每个阳极相应与每个脉冲整流器的正极电气连接，并且相应两个脉冲整流器的负极相应与两个导电辊中的一个导电辊电气连接。换言之，电解池在该配置中包括四个阳极、四个脉冲整流器、两个导电辊以及必要时布置在电解池内的换向辊。
在另一优选的实施方案变体中，电解池可主要由阳极组件通过以下方式形成，即，阳极组件的两个敞开的侧面封闭。带材基底在此被引导通过由阳极组件限定的部分封闭的空间，并且在该空间中被电解液冲刷。电解液例如可通过相应的泵在整个横截面上输送给该空间并且流过该空间。这种构造相对于浸没槽具有更小的结构空间，并且因此需要更小体积的电解液。
在特别优选的实施方案变体中，涂覆段包括多个沿带材行进方向相继布置的电解池，导电的带材和/或带状织物被引导通过该电解池。就此而言，有利地规定，导电的带材和/或带状织物在至少两个电解池之间、更优选地在多个电解池中的每个电解池之间通过至少一个构造为中间导电辊的换向辊换向，并且必要时附加地连到阴极。在具有两个电解池的示例性的实施方案变体中，该电解池相应包括两个阳极组件，四个阳极组件的阳极中的每个阳极同样通过单独的脉冲整流器通电，从而在该配置中总地设置有八个脉冲整流器。在此，总计八个阳极中的每个阳极相应与每个脉冲整流器的正极电气连接。关于阴极连接，规定，其分配给总计三种导电辊，使得相应两个脉冲整流器的负极相应与两个外导电辊(带材入口导电辊和带材出口导电辊)中的一个电气连接，并且其余四个脉冲整流器的负极与构造为中间导电辊的换向辊电气连接。
有利地，在至少一个电解池之后，特别优选地在多个电解池中的最后一个电解池之后和/或在多个电解池中的每个电解池之后，确定施加的涂层的表面粗糙度和/或层厚度。这例如可通过无接触的在线测量来实现。就此而言，特别优选规定，基于确定的表面粗糙度和/或层厚度值改变脉冲波形序列的脉冲波形的参数中的至少一个参数，参数选自以下范围，该范围包括其脉冲类型、其脉冲形状、其脉冲暂停、其脉冲长度、其脉冲数量和/或它们的组合。
附图说明
下面借助附图和示例进一步阐述本发明以及技术环境。要指出的是，本发明不应受到示出的实施例的限制。尤其是，除非另有明确说明，还可提取在附图中阐述的事实的部分方面，并且将其与来自本说明书和/或附图中的其他组成部分和发现相组合。尤其要指出的是，附图和尤其示出的比例仅仅是示意性的。相同的附图标记表示相同的对象，从而必要时可补充地考虑对其他附图的阐述。其中：
图1以示意性的图示示出了用于为导电的带材和/或带状织物电解涂覆覆层的设备的涂覆段的一部分的第一实施方案变体，
图2以示意性的图示示出了用于为导电的带材和/或带状织物电解涂覆覆层的设备的涂覆段的一部分的第二实施方案变体，
图3示出了具有n个池的涂覆段的一部分的实施方案变体，
图4示出了子阳极组件的实施方案变体，
图5以示意性的图示示出了用于为导电的带材和/或带状织物电解涂覆覆层的设备的涂覆段的一部分的第三实施方案变体，
图6示出了脉冲波形的第一实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分，
图7示出了脉冲波形的第二实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分，
图8示出了脉冲波形的第三实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分，
图9示出了脉冲波形的第四实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分，
图10示出了脉冲波形的第五实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分，并且
图11示出了脉冲波形的第六实施方案变体，其可形成脉冲波形序列的一部分。
具体实施方式
在图1中以示意性的图示示出了用于为导电的带材和/或带状织物电解涂覆覆层的设备的涂覆段1的一部分。这种设备可根据带材基底包括用于开卷和卷起待涂覆的带材的一个或多个卷取装置、入口存储部、拉矫机、清洁和活化单元、涂覆段1、后处理单元、出口存储部、检查段以及布置在卷取站(卷取装置)之前的上油装置。
根据在此示出的涂覆段1，可为导电的带材和/或带状织物2(例如金属带材(钢带，铝带)、塑料带材、塑料薄膜、玻璃纤维织物、碳纤维编织织物和/或它们的复合材料)电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物或合金的覆层。为此，在图1中示出的实施方案变体中的涂覆段1包括电解池3，其在此构造为浸没槽并且具有相应电化学调节的电解液4，该电解液含有呈阳离子的形式的(半)金属成分。因此，例如可将浓度为100至400g/L的ZnSO4的硫酸水性电解液用于为钢带涂覆锌。
在此处示出的实施方案变体中，电解池3包括两个阳极5，其如此定位在电解池3中，即，可引导穿过电解池3的待涂覆的带材2可相对于阳极以限定且平行的距离进行引导。两个阳极5都构造为一件式的板式阳极，并且沿带材行进方向R相继布置，使得可对带材2进行单侧涂覆。
为电解池3在此分配有两个导电辊6、7，其中，第一导电辊6在涂覆段1内布置在电解池3的入口侧(带材入口导电辊)，并且第二导电辊7布置在电解池3的出口侧(带材出口导电辊)。通过带材入口导电辊6使必要时已经过预先清洁和/或活化步骤的带材2从水平运动换向到竖向运动，使得带材进入电解池3中，并且在此同时连到阴极。然后，使带材2在涂覆过程之后通过带材出口导电辊7从竖向运动再次换向到水平运动，其中，带材必要时可附加地通过带材出口导电辊7连到阴极。在电解池3内还布置有换向辊8，通过该换向辊使带材2换向。
为了执行涂覆过程，两个阳极5借助于调制电流通电，调制电流相应由单独的脉冲整流器9提供，该脉冲整流器以开关电源技术来实施。在此，脉冲整流器9中的每个脉冲整流器通过其负极相应与两个导电辊6、7中的一个导电辊电气连接，并且正极相应与两个阳极5中的一个阳极电气连接。两个阳极5可通过调制电流如此通电，使得可在使用由各脉冲波形11形成的限定的脉冲波形序列10的情况下进行涂覆过程。
有利地，两个脉冲整流器9与中央控制单元12电气连接，通过该中央控制单元可将脉冲波形序列12的相应的期望的脉冲波形13传输给脉冲整流器10、11中的每个脉冲整流器。因此可以自动化的方式调节整个涂覆过程。
在图2中示出了涂覆段1的一部分的第二实施方案变体。不同于在图1中示出的实施方案变体，电解池3包括两个阳极组件13，其相应具有两个彼此平行地布置的阳极5，带材2被引导通过该阳极。如从图2中可见的那样，两个阳极组件13的阳极5中的每个阳极同样通过单独的脉冲整流器9通电。在此，四个阳极5中的每个阳极相应与每个脉冲整流器9的正极电气连接，并且相应两个脉冲整流器9的负极相应与两个导电辊6和7中的一个导电辊电气连接。
在图3中示出了具有n个电解池3的涂覆段1的一部分的实施方案变体，示例性地示出了其中的四个电解池。所有的电解池3沿带材行进方向R相继布置。在此，在多个电解池3的每个之间布置有构造为中间导电辊14的换向辊，通过该换向辊使带材2从前一电解池换向到下一电解池3中，并且在此附加地连到阴极。如可从图3得悉的那样，多个阳极组件13的阳极5中的每个阳极通过单独的脉冲整流器9通电。在此，阳极5中的每个阳极相应与每个脉冲整流器9的正极电气连接。关于阴极连接，规定，其分布到不同的导电辊6、7、14上，使得相应两个脉冲整流器9的负极相应与两个外导电辊6、7(带材入口导电辊和带材出口导电辊)中的一个电气连接，并且其余脉冲整流器9的负极与构造为中间导电辊14的换向辊电气连接。
在图4中示出了子阳极组件15的实施方案变体，其包括多个杆状构造的子阳极16，其中，子阳极16中的每个子阳极与电源或脉冲整流器9的负极电气连接。
在图5中示出了涂覆段1的一部分的第三实施方案变体。在此，电解池3主要由阳极组件13通过以下方式形成，即，其两个敞开侧闭合。在此，带材2被引导通过由阳极组件13界定的部分封闭的空间，并且在该空间中被电解液4冲刷。电解液4从布置在阳极组件13下方的容器17通过泵18输送到空间中，在此电解液流过空间的整个横截面。
在图6至图11中示出了形成脉冲波形序列10的一部分的脉冲波形11的不同的实施方案变体，根据该脉冲波形序列在涂覆段1内进行涂覆过程。
在图6中示出了时间长度t的初始电流脉冲，接着将该初始电流脉冲减小到恒定的电流强度。初始电流脉冲可用于提高在阴极上的晶核数量，使得沉积细小的晶型。不同于此，图6至图11中的虚线示出了随时间恒定的阴极电流，如在直流电解(DC电解)中使用的那样。
在图7中示出了脉冲波形11，其首先具有高的起始电流脉冲(Vorstromimpuls)，随后是较高的第一恒定电流数值和较低的第二恒定电流数值。在时间t之后，电流转换极性，使得阴极以阳极来运转。因此在高电流密度的位置的晶体尖端或质量较差的树枝状沉积的(半)金属和/或层超高部(边缘效应)可被可逆地并且专门地削减，使得在随后的阴极的作用下又可抑制或减缓在高的电流密度的位置处的较高的沉积率。
在图8中示出了一实施方案变体，其示出了在电流数值和时间方面相同设计的重复的脉冲波形11。通过关断暂停电流实现能斯特双电层的松弛，其与削减阻碍材料传输的扩散层有关，并且因此支持在带材的面上形成均匀的涂层厚度和特别平滑的表面。
在图9中示出了脉冲波形11，其具有两个连续的更高的电流脉冲，它们周期性地用在脉冲波形11中，以便最小化和/或抑制树枝状的晶体生长。
在图10中示出了脉冲波形11，其显示了高的电流脉冲、阴极沉积的阶段、以及电流的反向，并且因此显示了阴极与阳极的切换。由此通过两个在时间上以及在电流数值方面不同的脉冲(其与晶体转变更确切地说(缓慢或自发进行的晶体转变)(半)金属溶液的动力学相匹配)实现削减晶体顶端，并且尤其实现削减由于边缘效应的沉积的(半)金属，以及在重新切换为阴极时抑制这种效应。
图11示出了脉冲波形11，其具有周期性的矩形形成的电流脉冲，该脉冲波形11可结合前述脉冲波形中的一种用于形成多层阴极覆层。在此，在阴极阶段中，覆层电镀地沉积在带材上，然后通过反向脉冲阳极加载在数值上更小的电流，并且中断沉积。通过阳极的切换时间优选地削减晶体顶部，并且重新通过阴极切换将其他(半)金属层沉积在已经存在的层上。借助于在图11中示出的脉冲波形可周期性地且层状地形成(半)金属覆层，这与改善耐腐蚀性相关。所谓的反向脉冲电流法还被称为双极脉冲电流法，因为在此阴极和阳极电流的引导发生了交换，即，电流在通过零点时发生了变化。换言之，阴极暂时切换成阳极，从而电镀的沉积过程可暂时以逆转的方式进行。电流数值、持续时间和极性交换可根据用户的预定来设计，并且针对工艺进行优化。
附图标记列表
1 涂覆段
2 带材/织物/阴极
3 电解池
4 电解液
5 阳极
6 第一导电辊/带材入口导电辊
7 第二导电辊/带材出口导电辊
8 换向辊
9 脉冲整流器
10 脉冲波形序列
11 脉冲波形
12 控制单元
13 阳极组件
14 中间导电辊
15 子阳极组件
16 子阳极
17 容器
18 泵
R 带材行进方向。

Claims (14)

1.一种用于为导电的带材和/或带状织物(2)、尤其金属带材、塑料带材、玻璃纤维织物、碳纤维编织织物和/或它们的复合材料电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物的覆层的方法，其中，所述导电的带材和/或带状织物(2)在必要的事前的清洁和/或活化之后被输送给涂覆段(1)，并且在该涂覆段中连续地进行电解涂覆，该涂覆段包括至少一个、优选至少两个或更多个电解池(3)，其中，首先将所述导电的带材和/或带状织物(2)通过至少一个导电辊(6)连到阴极，并且在所述至少一个电解池(3)内以限定的间距平行于布置在所述电解池(3)中的至少一个阳极(5)进行引导，其中，所述至少一个阳极(5)借助于调制电流通电，并且在所述涂覆段(1)内在使用限定的脉冲波形序列(10)的情况下进行涂覆过程，该脉冲波形序列由至少一个脉冲波形(11)形成，其中，根据所述脉冲波形序列(10)使选自第6至15族的金属中的至少一种金属和/或半金属中的至少一种半金属和/或它们的混合物从电解液(4)沉积在所述导电的带材和/或带状织物(2)上，并且形成所述覆层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由至少一个脉冲整流器(9)提供所述调制电流，该脉冲整流器的负极与所述至少一个导电辊(7)电气连接，并且正极与所述至少一个阳极(5)电气连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个脉冲整流器(9)与中央控制单元(12)电气连接，通过该中央控制单元控制和/或调节所述涂覆过程。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述脉冲波形序列(10)的至少一个脉冲波形(11)通过所述中央控制单元(12)传输给至少一个脉冲整流器(9)，优选地传输给所述脉冲整流器(9)中的每个脉冲整流器。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述脉冲波形序列(10)的至少一个脉冲波形(11)包括至少一个阴极脉冲、至少一个阳极脉冲、和/或至少一个脉冲暂停，并且其中，所述阴极脉冲和所述阳极脉冲通过脉冲持续时间来限定。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个阳极(5)构造为板式阳极，其优选一件式地形成和/或由至少两个或更多个构造为杆状的子阳极(16)形成。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导电的带材和/或带状织物(2)在所述至少一个电解池(3)内被引导通过至少一个阳极组件(13)，该阳极组件包括两个彼此平行地布置的阳极(5)，优选地被引导通过至少两个阳极组件(13)，该阳极组件分别具有两个彼此平行地布置的阳极(5)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，阳极组件(13)的阳极(5)中的每个阳极通过单独的脉冲整流器(9)通电，使得所述阳极(5)中的每个阳极相应与每个脉冲整流器(9)的正极电气连接，并且每个脉冲整流器(9)的负极与所述至少一个导电辊(6、7)电气连接。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述导电的带材和/或织物(2)在至少两个阳极组件(13)之间通过必要时布置在所述电解池(3、5)内的换向辊(8)换向。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述导电的带材和/或带状织物(2)在所述涂覆段(1)内被引导通过至少两个沿带材行进方向(R)相继布置的电解池(3)中的多个电解池。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述导电的带材和/或带状织物(2)在至少两个电解池(3)之间通过至少一个构造为中间导电辊(14)的换向辊换向，并且必要时附加地连到阴极。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个电解池(3)之后，优选地在多个电解池(3)中的最后一个电解池之后和/或在多个电解池(3)中的每个电解池之后，确定所述涂层的表面粗糙度和/或层厚度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于确定的表面粗糙度和/或层厚度值改变所述脉冲波形序列(10)的脉冲波形(11)的参数中的至少一个参数，参数选自以下范围，该范围包括其脉冲类型、其脉冲形状、其脉冲暂停、其脉冲长度、其脉冲数量和/或它们的组合。
14.一种用于为导电的带材和/或带状织物(2)、优选金属带材、塑料带材、玻璃纤维织物、碳纤维编织织物和/或它们的复合材料电解涂覆基于选自第6至15族的金属和/或半金属和/或它们的混合物的覆层的设备，该设备包括：
必要时包括的清洁和/或活化单元，在其中可对所述导电的带材和/或带状织物(2)进行清洁和/或活化；
涂覆段(1)，其具有至少一个、优选至少两个或更多个电解池(3)，所述导电的带材和/或带状织物(2)能在该涂覆段中连续地电解涂覆，和
至少一个导电辊(6)，所述导电的带材和/或带状织物(2)能通过该导电辊连到阴极，其中，所述至少一个电解池(3)包括至少一个阳极(5)，该阳极布置成，使得能引导通过所述至少一个电解池(3)的导电的带材和/或带状织物(2)能相对于所述至少一个阳极(5)以限定的且平行的间距来引导，其中，所述设备包括至少一个脉冲整流器(9)，该脉冲整流器的负极与所述至少一个导电辊(6)电气连接，并且正极与所述至少一个阳极(5)电气连接，从而所述至少一个阳极(5)能借助于调制电流通电，使得能在所述涂覆段(1)内在使用限定的脉冲波形序列(10)的情况下进行所述涂覆过程，其中，所述脉冲波形序列(10)由各脉冲波形(11)形成，其中，根据所述脉冲波形序列(10)，选自第6至15族的金属中的至少一种金属和/或半金属中的至少一种半金属和/或它们的混合物能从电解液(4)沉积在所述导电的带材和/或织物(2)上。
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