CN1251624A - 进行连续电解沉积过程的装置 - Google Patents

Abstract

一种实施连续电解沉积过程的装置(1),其具有一阴极带电辊(3),该带电辊表面的整个有用区域导电。一阳极A与带电辊同心并隔开设置。一种电解液流过带电辊(3)与阳极之间的间隙空间(6)。为带电辊(3)设置了屏蔽带(9、9’),其在带电辊(3)的阴极表面与阳极A之间对带电辊(3)的边缘区域进行电屏蔽,从而防止该区域被电解镀膜。带电辊(3)上对于电解沉积过程有用的区域N位于屏蔽带(9、9’)之间。各屏蔽带(9、9’)朝向有用区域N的一侧包括一台阶(25’),有待制造或镀膜的金属带的边缘部分的沉积层厚度一直到边棱减小至零,因此,在带电辊有用区域的外侧没有镀膜沉积。装置(1)即可用于电解法生产金属带,又可用于对金属带的一侧进行电解镀膜。

Description

进行连续电解沉积过程的装置

本发明涉及一种用于进行连续电解沉积过程的装置，其包括一旋转的阴极带电辊，该阴极带电辊具有一在其整个可用宽度上导电的表面，还包括一个或多个大致与带电辊同心并与其隔开一定距离的阳极，包含待沉积金属的电解溶液流过带电辊与阳极之间的间隙空间，带电辊的边缘装有用于防止在带电辊的电解沉积过程中在用不到的区域上形成层的装置。

一种电解法制造金属带的装置是公知的，例如在US-PS2044415中对此做了描述。一个阴极带电辊可被驱动旋转，一些阳极设置成与带电辊的圆柱形表面同心，并在大约160度的角度范围内环绕带电辊，二者之间构成一间隙空间，一种包含待沉积金属的电解液流过该空间。包含在电解液中的本来是溶解状的金属在流过时沉积在带电辊的阴极表面上。通过带电辊的旋转运动，可以将与电解液分离后形成金属箔或薄金属带的电解层抽出，然后连续地输送去处理加工。在这种公知的带电辊中，带电辊的整个宽度都用于构成金属箔的电解沉积过程。为了使过渡到端面的带电辊的边缘区域不受到电解沉积的影响(否则会导致缺陷)，采用一种横截面为圆形的橡胶带，这种橡胶带支撑在带电辊端侧的边棱上，并支撑在一设置在带电辊的端侧的不导电凸缘上。这种密封的橡胶带保证电解液不会流向带电辊的端侧，从而防止在该区域的电解沉积。

由于采用了以这种会出现裂缝的方式来防止边缘部分的电解沉积，所以这种以前公知的装置只能适用于以一种单一的宽度，即，带电辊的宽度生产金属带。如果要生产不同宽度的金属带，则不能使用这种装置。这种公知的装置也不适用于金属带的单面电解镀膜。

在WO 94/10360中公开了一种金属带的单面电解镀膜装置。围绕被驱动的阴极带电辊有接触地引导一外侧待镀膜的金属带。在此，该金属带经过一转向辊以与带电辊尽可能小的间距被输送给带电辊，在镀膜之后，在相对的一侧通过另一转向辊送走。金属带穿过一个间隙空间，一种电解液也流过该空间，在该空间内金属带被电解镀膜。由带表面与相对设置的阳极构成的间隙空间的侧面被密封，密封件可在带电辊的轴向上调节，以适应被镀膜的金属带的不同的宽度。各密封件分别以一密封段支撑在待镀膜金属带的边缘区域。这些支撑的密封段以一包容角与镀膜金属带的表面接触，该包容角的大小在金属带进入电解液时提供足够的密封。

这种装置可以对不同宽度的金属带进行单面镀膜。在对窄的金属带镀膜时，用不到的带电辊的部段被避免电解镀膜，因为通过密封措施这些用不到的部段不会被电解液所浸湿。即便使用这种公知的装置防止了在带电辊的用不到的边缘区域上所不希望进行的电解镀膜，但密封段在金属带上的支撑还是存在着缺陷的，特别是在对非常薄的金属带，例如箔进行镀膜时。正是在对非常薄的金属带进行镀膜时，被镀膜的金属带拉过的这些密封段会留下痕迹。因此，在后续的一个工序中必须将这种带或箔的边缘区域切掉。

用按照WO 94/10360的技术主题不能进行电解法金属带制造。

出于所讨论的这种现有技术，本发明的目的是建议一种上述类型的装置，在这种装置中，不仅带电辊的可利用区域可以调整，对带电辊的用不着的区域作了有效的保护，使其避免了不希望的电解镀膜，而且通过这种装置可以电解生产金属带并对金属带进行单面的电解镀膜。

本发明的目的是这样实现的，即，带电辊的各侧面设置一由电绝缘材料制成的屏蔽带，该屏蔽带从端侧突出于带电辊的圆柱形表面，并位于阴极带电辊与(一个或若干)阳极之间，与带电辊上对于电解沉积过程有用的区域(有用区域)相邻，对沉积工艺中用不到的带电辊的边缘区域进行电屏蔽，并且其包住带电辊的部分至少要达到电解液的充填高度，屏蔽带的各朝向有用区域的一侧具有一个在该方向上的台阶，该台阶在屏蔽带的纵向上延伸。

通过设置一屏蔽带，最好是一条挠性的由非导电材料制成的带，该带在电解液的区域内包住带电辊，在一个或若干个(相宜地为非溶性的)阳极与由屏蔽带覆盖的用作阴极的带电辊之间实现了一种有效的电屏蔽。阳极与阴极之间的电流通过只发生在带电辊的有用区域内，即，没有被屏蔽带所覆盖的区域内，因此，电解镀膜只限制在带电辊的有用区域内。与此相反，在由屏蔽带所覆盖的部段上不发生电流流过，因此也不发生电解镀膜。为了保证在朝向有用区域的屏蔽带边缘区域内也防止在带电辊表面上形成增高的电解镀层，屏蔽带具有一指向带电辊的台阶。由此还可以使所生产的或所镀膜的金属带的外边缘部分具有边缘减薄的层厚，该层厚在带棱处减小至零，因此，在带电辊的有用区域以外也不会沉积成层。

可以这样来确定带电辊的有用区域，对于不同的沉积过程规定以不同宽度的屏蔽带对带电辊的边缘进行屏蔽。

本发明的装置不仅适用于金属带或箔的电解生产，而且适用于金属带的单面电解镀膜。因为保护用不到的带电辊部分的装置所应用的原理是电屏蔽，而不是像WO 94/10360中那样的液体密封。在金属带单面电解镀膜的情况下，被镀膜的金属带的边缘区域接合在屏蔽带的朝向有效区域的台阶内，这样，金属带的侧棱已经得到如此程度的电屏蔽，即，防止了在电解镀膜过程中在金属带的这些部分上的过剩的镀膜以及带电辊的直接挨着由被镀膜的金属带所覆盖的部分上的镀膜。

符合目的的是，两个用于屏蔽的挠性屏蔽带分别伸出到阴极带电辊的端侧。突出于端侧的部分可以用于针对带电辊的有用区域的宽度来调节两屏蔽带，使其适合于带电辊的边缘部分的被屏蔽宽度。有了这样的两条屏蔽带，通过屏蔽带的移动，可以将带电辊的有用区域调节到理想的宽度，而不必更换屏蔽带。

一支撑在带电辊表面上的屏蔽带在朝向带电辊的一侧相宜地具有支撑横隔和与这些支撑横隔交替设置的流动槽。通过这些流动槽，电解液不仅直接进入间隙空间，还经过这些路径从间隙空间中流出。此外，特别是对薄金属带，例如箔进行镀膜时，通过相应的吸入，箔(首先是其边缘区域)压紧在带电辊上，这样有利于箔在带电辊上按规定予以固定。

优选的是，各屏蔽带在其背离带电辊的有用区域并突出带电辊端侧的一侧上带有保持件，这些保持件与一调节装置接合，该调节装置用于针对各被屏蔽的带电辊的宽度来调节带。在一实施例中，设置成排的彼此隔开的横隔作为保持件，这些横隔保持在一接收件的一大致与其互补设计的接收槽内。选择横隔的间距，使屏蔽带易于穿入一这样的接收件内。符合目的的是，这种接收件与活塞-缸装置接合，通过这种活塞-缸装置来针对被屏蔽的带电辊部分的宽度调节屏蔽带。然而，也可以考虑其它的用于调节接收件的装置，例如螺杆，必要时用电机驱动。

本发明的其它的优点和进一步的改进是从属权利要求的内容，下面借助一优选实施例予以描述，附图中：

图1为一用于对金属带进行单侧电解镀膜的装置沿着图2中的A-B线截取的一截面，

图2为图1所示的装置沿着图1中的C-D线截取的纵剖面，

图3为图2中以X表示的区域的一详细的放大图，

图4为一用于电解制造金属带的装置的一相应于图1的截面图。

图1示出一用于金属带的单侧电解镀膜的装置(镀膜装置)1。该镀膜装置包括一槽2，槽内可旋转地支撑一阴极带电辊3。带电辊3的旋转方向用箭头4表示。带电辊3涉及的是一整体的带电辊，其圆柱形表面在带电辊3的整个宽度上设计成导电的。通过设置一个这样的整体带电辊3，避免了尤其是在对薄金属带镀膜时出现的痕迹，例如在使用分开的带电辊时就会出现这种痕迹。所需的阳极在图1所示的截面中看不出，它位于一支撑壁5的后面。所使用的阳极是非溶解阳极。一种电解液流过由带电辊3的表面和阳极所构成的间隙空间6，一电解液输送装置7连续地向该间隙空间6中供入电解液，装置7′将电解液取出。箭头8表示电解液的送入方向。因此，电解液的流动方向与带电辊3的旋转方向4相同。在另一未示出的实施例中，电解液的流动方向与带电辊3的旋转方向4相反。间隙空间6的各边缘分别通过一屏蔽带9、9′限界，在图1中只能看到屏蔽带9。屏蔽带9的朝向带电辊3的一侧带有交替设置的支撑横隔10和流动槽11。屏蔽带9通过支撑横隔10支撑在被屏蔽的带电辊3的表面上。流动槽11用于间隙空间6内的电解液的流动，它们的外侧汇入一收集槽12。在收集槽12的最深处设置一个排出口13，从流动槽11中排出的电解液沿箭头14的方向从排出口13排出。

一条待镀膜金属带15在第一转向辊16上转向，以便送入间隙空间6。在此，金属带15在进入充以电解液的间隙空间6之前就已经与阴极带电辊3的表面接触。在穿过间隙空间6时，在金属带15的外侧进行了所需的镀膜。在穿过镀膜装置1之后镀上膜的金属带15′经过第二转向辊17送走。

从图2所示的镀膜装置1的纵剖面中可以清楚地看出两屏蔽带9、9′在带电辊3的可利用宽度区域N上的设置。图2所示的纵剖面的上部示出各屏蔽带9、9′分别位于一支撑横隔10、10′的区域内，而在该纵剖面的下部分别示出各屏蔽带9、9′在各流动槽11、11′的区域内的截面。屏蔽带9、9′的宽度保证即使在最小宽度的待镀膜金属带的情况下屏蔽带的端侧也会突出带电辊。通过这些突出带电辊3端侧的端部段，各平板带9、9′与一个调节装置18、18′接合，借助于调节装置18、18′，可以调节屏蔽带9、9′的与带电辊3隔离的边缘段的宽度。为此，各屏蔽带9、9′的外侧具有底架横档19、19′，底架横档接合在一接收件21、21′的一相应成形的接收槽20、20′内。底架横档19、19′指的是若干彼此隔开的单独的横档。

在屏蔽带9、9′突出于带电辊3的端侧的部段的区域内，流动孔22、22′装在流动槽11、11′中，因此，溢出的电解液可以通过这些流动孔22、22′流入设置在下面的收集槽12、12′。

各调节装置18、18′包括两个活塞缸体装置，它们支撑在电解槽2上，借助于这些活塞缸体装置，接收件21、21′可在带电辊3的轴向上移动调节。图2示出屏蔽带9、9′的一种布置，这只是用来说明屏蔽带9、9′的调节变化。在此，如果需要对一较宽的金属带镀膜，则屏蔽带9、9′与其调节装置18′处于一种用于形成较宽的使用区域N的位置。与此相对，如果需要对一非常窄的金属带镀膜，则使屏蔽带9′与其调节装置18′处于一种用于形成一较窄的有用区域N的位置。在这两种情况下都保证带电辊3上未被金属带占用的区域由屏蔽带9、9′电屏蔽，因此，其不会遭受电解液镀膜。然而，在通常情况下，屏蔽带9、9′相对于带电辊3的中线23对中设置。

屏蔽带9、9′通过调节装置18、18′进行的调节可以借助于一定位在相应位置上的光电管实现，该光电管检测一待镀膜金属带15在带电辊3上的宽度。这种光电管可触发一控制装置，使其控制调节装置18、18′来调节屏蔽带9、9′。

在图3中，以屏蔽带9′的放大的截面X特别清楚地示出屏蔽带9、9′的设置。屏蔽带9′借助于其支撑横隔10′支撑在带电辊3的导电外侧。仅仅在流动槽11′的区域内，带电辊3的这些边缘段也与电解液接触。但是由于屏蔽带9′设计成不导电的，所以带电辊3在这些区域受到电屏蔽，因此，避免了电解液在这些边缘区域沉积。屏蔽带9′通过适用的夹紧件与带电辊3的外侧保持接触。在带电辊3的表面与屏蔽带9′之间因而存在滑动接触。屏蔽带9、9′沿带电辊3的旋转方向4以端部支撑在一止挡件上。

屏蔽带9′的外侧支撑在阳极支架24上，阳极支架接收在支撑壁5内，屏蔽带9′为了沿带电辊3纵向可调节具有一滑动密封接触。阳极A保持在阳极支架24内。

在另一未示出的实施例中，屏蔽带9、9′通过支撑在阳极支架24上的压紧件压在带电辊3的表面上。这种压紧件可以是一个可充气软管。

屏蔽带9′的朝向金属带15的一侧带有一台阶25′，其高度与所接收的金属带15相适应。通过台阶25′构成一凸起部分26′，其向外突出于金属带15的外边缘部分。通过突出于金属带15的凸起部分26′，将金属带到其带边棱的最外边缘区域的镀层厚度减小至零，因此，在有用区域N外也不发生带电辊的镀膜。

从屏蔽带9′的这种设置中可以清楚地看到，通过屏蔽带9′达到了对带电辊3上的未由金属带15覆盖的区域的有效的电屏蔽，而不必采用达到流体密封的手段来防止电解液进入该区域。从图3中可以特别清楚地看到，金属带15自由地引入台阶25′，而不与屏蔽带9′接触。

在图4中示出镀膜装置1，现在该镀膜装置安装成用于通过电解法制造金属带。在这里，不是通过转向辊16送入待镀膜的金属带。在电解液流过时，在带电辊3的圆柱形表面上沉积出一金属涂覆层，在带电辊3的脱出区域，该沉积层通过带电辊3的旋转，经过转向辊17从间隙空间6中拉出，与带电辊分离。然后可以将这样生产出的金属带28连续输送去继续加工，或者卷绕起来予以储存。为此，对带电辊3的表面进行温度、湿度处理，以保证带电辊表面上形成的金属层只有很小的粘附，因此可以毫无困难地将其拉出。

为了调节要生产的金属带的理想的宽度，对屏蔽带9、9′进行调节，使得带电辊的有用区域N相当于要生产的金属带28的宽度。由于能够调节屏蔽带9、9′，所以装置1能够适合于制造不同宽度的金属带。

从图示实施例中可以清除地看到，无需进行变化，镀膜装置1就既可适合于金属带的单面电解镀膜，又适合于借助于电解来生产金属带本身。通过屏蔽带9、9′进行的调节的可变化性使装置1具有通用性。

附图标记汇总

1                    镀膜装置

2                    槽

3                    带电辊

4                    箭头

5                    支撑壁

6                    间隙空间

7                    电解液供给装置

8                    箭头

9、9′                 屏蔽带

10、10′               支撑横隔

11、11′               流动槽

12、12′               收集槽

13                     排出口

14                     箭头

15                     金属带

16                     转向辊

17                     转向辊

18、18′               调节装置

19、19′               底架横档

20、20′               接收槽

21、21′               接收件

22、22′               流出孔

23                     中线

24                     阳极支架

25′                   台阶

26′                   凸起部分

27′                   边缘间隙

28                     金属带

A                      阳极

N                      带电辊的有用区域

Claims (11)

1.一种实施连续电解沉积过程的装置，其包括一旋转的阴极带电辊(3)和一个或多个与带电辊(3)大致同心并隔开一定间距设置的阳极(A)，该带电辊具有一在其整个有用宽度上导电的表面，带电辊(3)与阳极(A)之间的间隙空间(6)内流过一种包含溶解状待沉积金属的电解液，在带电辊(3)的边缘部分设置用于防止在电解沉积过程中在带电辊(3)的用不到的区域上镀膜的装置，其特征在于：带电辊(3)的各侧面设置一由电绝缘材料制成的屏蔽带(9、9′)，该屏蔽带端侧突出于带电辊的圆柱形表面，其位于阴极带电辊(3)与所述一个或若干阳极(A)之间，与带电辊(3)上对于电解沉积过程有用的区域(有用区域)(N)相邻，对沉积过程中用不到的带电辊(3)的边缘区域进行电屏蔽，并且其包绕带电辊(3)的部分至少要达到电解液的充填高度，各屏蔽带(9、9′)的朝向有用区域(N)的一侧具有一个在该方向上的台阶(25′)，该台阶沿屏蔽带(9、9′)的纵向延伸。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：屏蔽带(9、9′)的远离有用区域(N)的一侧伸出带电辊(30)的侧端面。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：屏蔽带(9、9′)支撑在带电辊(3)被屏蔽的表面上。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：屏蔽带(9、9′)在其朝向带电辊(3)的一侧具有横向垂直于带纵向的支撑横隔(10、10′)和与这些横档交替设置的流动槽(11、11′)。

5.如权利要求2至4中任一项所述的装置，其特征在于：流动槽(11、11′)在其流出端区域具有流出孔(22、22′)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于：屏蔽带(9、9′)外侧密封地支撑在一用于保持阳极(A)的支架(24)内。

7.如权利要求2至6中任一项所述的装置，其特征在于：各屏蔽带(9、9′)在其伸出于带电辊(3)的端侧具有保持结构(19、19′)，这些保持结构与一调节装置(18、18′)接合，该调节装置用于针对各有待屏蔽的带电辊边缘的宽度调节屏蔽带。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：调节装置(18、18′)包括一环段状的接收件(21、21′)，在其朝向带电辊(3)的一侧设置一接收槽(20、20′)，用于以其保持结构(19、19′)接收屏蔽带(9、9′)的外边缘，该接收件(21、21′)可沿带电辊(3)的轴向调节。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：调节装置(18、18′)包括两个活塞-缸件，用于一接收件(21、21′)的轴向调节。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于：保持结构为彼此隔开并沿屏蔽带(9、9′)的纵向设置在其外边缘上的隔挡(19、19′)，这些隔挡从带表面上凸起。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于：各屏蔽带(9、9′)的朝向带电辊(3)的一侧至少在与带电辊(3)接触的区段内具有减小了摩擦的涂层。

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