DE1496845A1 - Elektroplattierungsapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroplattierungsapparat für die Elektroplattierung von aus magnetisierbarem Material bestehenden Kleinteilen mit einer in der Längsachse des den Elektrolyten aufnehmenden Tankes angeordneten Elektrode, wobei die andere Elektrode der Tank selbst bildet und mit einer ein den Tank durchquerendes elektromagnetisches Feld erzeugenden Vorrichtung, wobei durch Veränderung des Magnetfeldes die Auflagestelle der zu plattierenden Kleinteile und ihr Auflageort geändert werden.

Um einen Gegenstand mit Hilfe des elektrischen Stromes zu plattieren, muß der Gegenstand eine Elektrode in einem Elektrolyten haben, der im Kreislauf des elektrischen Stromes liegt. Der elektrische Kreislauf umfaßt den Gegenstand, das Plattierungsbad und eine zweite Elektrode. Bekannterweise trennt der zwischen den Elektroden fließende Strom die Elemente vom Plattierungsbad. Im allgemeinen werden Metallionen vom Plattierungsbad zum Gegenstand ge-

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zogen, wo sie neutralisiert worden und einen dünnen überzug des Metalls auf dem Gegenstand bilden.

Beim Elektroplattieren ist es üblich,, den zu plattierenden Gegenstand als eine Elektrode während des gesamten Plattierungsprozesses an der Stromquelle angeschlossen'zu halten. Somit muß Jeder Gegenstand vor dem Prozeß an die Stromquelle angeschlossen werden und muß naoh demselben von der Stromquelle getrennt werden. Dieses Verbinden der zu plattierenden Gegenstände wird von Hand aus gemacht« selbst wenn die Anzahl der zu plattierenden Gegenstände sehr groß 1st. Dieses Anschließen der zu plattierenden Gegenstände an die Stromquelle erfolgt mit Hilfe einer an einem Kabel angeordneten Klammer« die jeweils einen Gegenstand einklemmt. Es kann nun- eine große Anzahl derartiger mit Klammern ausgestatteter Kabel vorgesehen sein. Hierbei ist es nachteilig, daß Jeder, einzelne zu plattierende Gegenstand in die Hand genommen werden muß und daß die von der Klammer bedeckte Stelle des Gegenstandes nicht plattierbar 1st.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile dadurch, daß der Tank von mehreren über seine ganze Längsdimension sich erstreckenden Spulen umgeben ist, die auf der Mantelfläche des Tankes verteilt sind» wobei Jeweils zwei diametral geüenüberliegende Spulen ein an jeweils eine andere Phase einer Wechsel-

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stromquelle angeschlossenes Spulenpaar bilden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Spulen und deren entsprechende Beaufschlagung mit Strom, läuft das Magnetfeld um, wodurch die zu plattierenden Gegenstände in dem Tank bewegt werden, so daß nach und nach andere Stellen der zu plattierenden Gegenstände am Tank anliegen.

Es ist zwar bekannt (USA Patentschrift 1 658 872), den Tank eines Elektroplattierungsapparates in einem magnetischen Feld anzuordnen, um die Badflüssigkeit zu bewegen. Dieses Magnetfeld verläuft hierbei in der Richtung der Längsachse des Tankes, also parallel zur Seitenwandung, so daß die zu plattierenden Gegenstände nicht durch die Magnetkraft an der inneren Wandung des Tankes festgehalten werden. Außerdem läuft dieses Feld nicht wie bei der Erfindung um, so daß mit dem bekannten Apparat die zu plattierenden. Gegenstände nicht entlang der Tankinnenwandung weiterbewegt werden. Es ist auch bekannt (deutsche Patentschrift 520 334), magnetisierbar e, nadelartige Gegenstände mit Hilfe eines Elektromagneten so aufzuhängen, daß sie nur an einer Stelle aufliegen, wobei durch Umschaltung des Magnetfeldes die Gegenstände am entgegengesetzten Ende festgehalten werden und dadurch die bisherigen Anlagepunkte zum Galvanisieren freigelegt sind. Das erfindungsgemäße Magnetfeld ist jedoch im Gegensatz hierzu ein umlaufendes.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen. Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:

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Neue Anmelduni Piß. 1 eine Draufsicht eines Elektroplattierun^sappurateo

mit im Tank befindlichen« zu plattierenden Unterlegscheiben und

Fig* 2 einen Querschnitt des Apparates der Fig. 1.

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Ea wurden Kisen-Unterlegscheiben des in Fig. 1 gezeigten Typs mit einem äußeren Durchmesser von ca. 12,5 mm, einem Innendurchmesser von ca. 6,5 mm und einer Stärke von ca. 1,5 mm mit Chron plattiert. Selbstverständlich ist die Plattierungsart unwesentlich für die Anwendung dieser Erfindung, mit der einen Ausnahme, da ein ferromagnotisches Plattlerungsmaterial, wie beispielsweise Nickel, auf dem Tank auspluttlert und einen eventuellen Nebenschluß der unten beschriebenen magnetischen Stromkreise verursacht; hierfür muß ein Autgleich im Aufbau der Vorrichtung geschaffen werden.

Plattlerungalusungen sind im allgemeinen ionisch und immer leitend für elektrischen Strom« Ein starker Gleichstrom fließt normalerweise von dem tu plattierenden Gegenstand durch die Plattierungslüsung zur anderen Elektrode. Keine dieser Eigenschaften beeinträchtigt Jedoch wesentlich die Wirkung des magnetischen Flusses, welcher durch den Tank und das Plattierungsraittel geleitet wird. Dies 1st richtig, da eine ionische Lösung, selbst wenn sie elek- . trlsch leitend ist, weder einen Nebenschluß noch ein wesentliches

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.Hindernis für das magnetische Flußmittel darstellt. Der starke Gleichstrom verursacht keine Zwischenreaktion mit dem durchfließendenmagnetischen Fluss.

Das System nach der Erfindung besteht aus dem Tank 1, in dem sich das Eiektroplettierungsbad 3 befindet* Die Elektrode 5 erstreckt sich in,der .Mitte des Tanks 1 vertikal in das iSLektropiattit-rungsbad >. Die Innenwand 7 des Tanks 1 besteht aus einem elektrisch leitenden« im wesentlichen nicht ferromagnetisehen Material, wie z. B. aus rostfreiem Stahl eines im wesentlichen nichtferromagnetIschen Typs. Die Innenwand 7 und die Elektrode 5 sind mittels des Schalters 9 mit einer Gleichstromquelle verbunden.

Die Innenwand 7 besteht aus rostfreiem Stahl« weil dieses Material verhältnismäßig unempfindlich bei einem Daraufplattleren ist. Das Flattieren von leitenden Teilen des Tanks« wie z. B. der Innenwand 7* let ein bekannter Nachteil. Die Plattierung"kann zwischendurch entfernt werden mit einer starken Säure«

Der Boden des Tanke 1 kann durchlöchert sein (Fig. 2). Das Rohr 11 befindet sich über und nahe der Mitte des Tanks 1. Die Pumpe O verbindet das Rohr 11 mit dem Inhalt des größeren Behälters 15* der UmlaufsbehUiter 15 genannt werden kann. Der Umlaufsbehälter 15 enthält verhältnismäßig große Mengen der Pluttierungsbaa-

lösung >. Wie aus dem folgenden klar hervorgeht« gehört zu dem

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bevorzugten Ausführungsbeispiel ein sich bewegendes magnetisches Feld, das Strom induzieren kann in die Gegenstände, die plattiert werden, und in andere leitende Teile des Systems. Hohe Gleichströme werden ebenfalls verwendet während des Plattierun^ssehrittes. Der Umlauf der Plattlerungslösung β mittels der Pumpe 15 durch das Rohr 11 und die Perfo-rierungen im Tank 1 kühlt das Elektroplattierungssystern und verhindert so eine überhitzung. Der Umlauf frischt außerdem das Plattlerungsbad 3 mit Plattierungsmaterial an den Stollen nahe den zu plattlerenden Gegenständen auf, die von den nahe· gelegenen Teilen dee Bades 5 plattiert wurden.

AXa magnetisches System kann ein dreispuliges, dreiphasiges 3yeten verwendet werden, das in synchronen Dreiphasen- und Induktionsmotoren vorfindbar 1st. Das otatorsystem aus einem dreiphasigen Induktionsmotor wurde In einem Testmodell der Erfindung verwendet. Der induzierte magnetische PIuS war völlig zufriedenstellend.

Es sind drei Sätze Spulen gezeigt, außerdem die ihnen zugeordneten Spannungsquellen. Das magnetische System ist naturlich vom Bad 3 durch eine Umhüllung isoliert (symbolisch gezeigt in Flg. 1 durch die strichpunktierte Umrandung). Wie von der Magnet-Technik her bekannt, addieren eich vektorisch drei Flußformen, die um 120 verlagert sind, sowohl in der Phase als auch in der Winkelposition,, und bilden ein einziges magnetisches Feld, das mit einer Winkelgeschwindigkeit rotiert, die proportional ist zur Frequenz

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des elektrischen Signals. Ein Plußzustand, welcher der theoretisch perfekten Vektoraddition wehr entspricht, kann erzielt werden, wenn ,die Anzahl der magnetischen Pole erhöht wird, wobei Jeder Pol sich in Position und Phase von dem grundlegenden Dreipol-Dreiphasensystem unterscheidet. Es wird bei der Erfindung bevorzugt ein magnetisches. System mit mehr Polen als den drei .basispolen verwendet* um ein gut definiertes, sich bewegendes magnetisches Feld zu gewinnen.

FIg* 1 zeigt daß das magnetische System aus einem Satz Spulen 17* und 17" besteht» die sich gegenüberliegen und in derselben Richtung gewickelt sind. Die Spulen 17' und 17" sind an die Wechselst romquelle 19 angeschaltet bei einer relativen Phase von 0 . Die Spulen 17¹ und 17" sind mittels der Leitung 21 verbunden, Der von den Spulen 17^f und 17" gebildete magnetische FIu: ist additiv und -1st Über einen Durchmesser vom Tank 1 gerichtet.

Die Spulen 25* und 2>" befind-m sich in einer Schaltung, die in jeder Beziehung der Schaltung der Spulen 17' und 17" gleicht. Die Spulen 23^f und 2}" sind um ίέΟ verschoben. Ihre Potentialquelle 25 führt in der Phase um relativ 120°. Die Leitung 27 verbindet die Polflächen.

Auf dieselbe Weise sind die Spulen 29 * und*29" um weitere 120 Win ktilgrade verschoben und erhalten ihre Energie durch die Spannung··

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.quelle >1» die ure weitere 120° in Phase führt. Die Leitung y$ verbindet die zwei Polflächen.

Wie in Flg. 2 vorgeschlagen, sind die Spulen 17* und 17", 2J>· und 23" und 29^f und 29" bevorzugt etwas größer als die vertikale Dimension des Tanks 1. Dies geschieht, um sicherzustellen, daß alle Gegenstände im Tank vom magnetischen Fluß bestrichen werden. Der ,.

; Sohalttr J4 ist vorgesehen, um das magnetische öyatem zu steuern* V .'Der Schalter steuert alle elektrischen Schaltungen zu den Spulen"

'zur gltichen Zelt· Wenn der Tank 1 aus dicken Metall besteht, . ; ' sollte «r geschichtet sein, um Wirbelströme zu vermeiden. Die Außenseite des Tanks 1 muß nicht leitend sein. Aus diesem Grunde ist es günstig» diese Seite des Tanks vor dem Plattierungsbad durch •in« Piastiksohioht zu schützen.

Um die Erfindung anzuwenden, werden die Unterlegscheiben 40 oder ähnliche Gegenstände einfach in den Tank 1 gebracht. ßs ist nicht notwendig, jede Unterlegscheibe einzeln zu behandeln. 31e Können nach Belieben auf dem Boden des Tanks. 1 aufgestapelt werden. Der Schalter >4 kann zu diesem Zeitpunkt offen sein, so daß keine magnetischen Effekt« vorhanden sind.

Der Schalter ?4 wird dann geschlossen. Das magnetische Feld bestreicht Jede Unterlegscheibe 40, Diese Unterlegscheiben werden zu der Seite des Tanks 1 gezogen, wie in Fig» 1 und Flg. 2 gezeigt. Xn

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JWe Unterlegscheibe wird Magnetismus induziert. Die Pole des in .£

J id« Unterlegscheibe induzierten Magnetismus ziehen anscheinend ^-;-- - . - -

die Entgegengesetzten Pole in' den anderen Unterlegscheiben an* Die U.nt erlege ehe lben neigen dazu, sich 3olte an Seite anzuordnen» wie in Fig. 1 gezeigt. Die stärkste magnetische Kraft kommt vom magnetischen System und die Unterlegscheiben werden daher zur _;; Jeite des Tanks J gezogen und dort festgehalten.

Die Unterlegscheiben rollen leicht hin und. her unter dem Einfluß ^! des rotierenden magnetischen Feldes, das von dem magnetischen System wie gezeigt gebildet wird. Verschiedene Punkte auf den Un-\ terlegschelben werden daher zur Elektroplattierung dargeboten. Die;. Lage Seite an Seite« die eingenommen wird, ist auch bezeichnend« ■., da diese Lage die meisten der Unterlegscheiben zur Plattierung freigibt. Die nicht freigelegten Teile werden anschließend freigelegt« wenn die Unterlegscheiben an der Seite des Tanks entlang- -rollen. Es entsteht keine Unterbrechung im Plattierungsproeese; . und dies ist von gröuter Bedeutung bei der Plattierung von bestlwt* ten Materialien« die leicht laminieren, wie es erläutert wurde in Zusammenhang besonders mit Nickel. ■'■-

Das Elektroplattieren wird ausgeführt, während die Unterlegscheiben 40 magnetisch positioniert werden. Das Schließen des Schalters 9 ist alles, was erforderlich ist, um den Plattierungsprozess zu start'en, da der eigentliche Strom durch das Plattlerungsbad > eich ,

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in der'struktur selbst befindet. Die Pumpe 1J zirkuliert aus Bad JJ für Kühlzweeke, wie oben erläutert. Ein einziger Porten Unterlegscheiben wird mit Chrom für kommersieile Anwendung piattiert in einer Zeitspanne, die in der. Größenordnung von 1 Minute bis '45 Sekunden liegt im Vergleich zu bisherig erzieltun ürgebnisaen* die bei 10 - jK> Minuten liegen. Die genaue Zeit variiert natürlich mit den genauen Bedingungen und Komponenten des .Systems.

Das Anziehen der Metallgegenstände und ihre gegenseitige Lage Jeite an Seite wurde oben besprochen. Die Kanten werden dem magnetischen Feld zugedreht, das durch das magnetische System, gebildet wird. Dies geschieht als Maßnahme auf die normale Tendenz hin, daii mag- ' netisoher Fluß durch den am meisten aufnahmebereiten magnetischen Pfad läuft. Andere Lagen werden eingenommen für relativ schwere Gegenstände₄ wobei die längste Achse hiervon anscheinend von den magnetischen Kräften nicht in einer ausgestreckten Position gehalten werden kann.

Da· Rollen oder Hin- und Hergleiten der Unterlegscheiben kann mit mindestens zwei komplementären Theorien erklärt werden. Ea ist bekannt« daß das magnetische System ein einziges'magnetisches FdId. effektiv induziert, das mit hoher Geschwindigkeit um den Tank rotiert. Die Geschwindigkeit dieses Feldes ist proportional der radialen Entfernung von der Mitto der Rotierung. Es ist klar, daß

die Unterlegscheiben wie Motoren in einem kleinen Induktionsmotor

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reagieren« da ihre Außenseite vom magnetischen Fluß durchschnitten wird» der rascher fließt als derselbe magnetische Fluß beim Durchschneiden der Innenseite der Unterlegscheibe. Wie in jedem Motor wird ein Drehmoment Induziert, das dazu neigt, daß der Motor dem sich bewegenden magnetischen Fluß nachläuft.

Ein zweiter Faktor wäre der Restmagnetismus, der dazu noi^t, bei den OegcnstUnden zn verbleiben, nachdem das magnetische Feld, das den Magnetismus induzierte, sich weiterbewegt hat. Auf diese Weise ' induziert der magnetische Fluß vom magnetischen System den Mag- . netlsmus direkt über die Unterlegscheibe. Der magnetische Fluß bewegt sich dann und läßt den vorher in die Dichtung induzierten Magnetismus ungefähr so, wie er war. Es entsteht ein Drehmoment üuroh dlt neuen Positionen zueinander, wobei der magnetische Fiu« die ursprünglich äußeren Teile der Unterlegscheibe (den Teil in Kontakt mit Tank 1) au sich hin zlcnt und die Innenteile der Unterleg«

Xn dem Apparat naoh der Erfindung bewegen «loh die Unterlegscheiben nicht schnell; sie rollen hin und her und bleiben «anchtnal sogar stehen. Die Unterlegeoheiben können während dieser Zeltspannen fallen« wenn sieh das rotierende magnetische Feld von ihnen bewegt hat, Eb wird jedoch in der Erfindung ein Wechselstrom von 6Q Hertz verwendet, um ein magnetisches Feld zu produzieren, das in JedeV Sekunde 60 vollständige Umdrehungen ausführt« Trägheit in

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dtm System verhindert anscheinend die UnterXcgsoheibun daran, während der kurzen Zeit abzufallen, in der sie da3 theoretisch tun könnten, dtattdeasen erstrecken sie sich kontinuierlich von d«r Seite des Tanks aus, während sie hin- und herrollen.

Ea ist keine Begrenzung bekannt bezüglich der zu plattierenden Gegenstände. Si« müssen lediglich solcher Art sein, dall sio an tin rotierendes magnetisches Feld herangebracht und davon fostße- .._v halten werden können. Bei der Ausführung. de*r bevorzugten Porn der Erfindung sollten diese Gegenstände eine Form aufweisen, die ein Hin* und Herrollen erlaubt, um laufend andere Stellen an dem Tunk 1 zum Anliegen 2U bringen«

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   1, Elektroplattierungsapparat für die Elektroplattierung von aus magnetisierbarer«. Material bestehenden Kleinteilen mit einer in der Längsachse des den Elektrolyten aufnehmenden Tankes angeordneten Elektrode, wobei die andere Elektrode der Tank selbst bildet und mit einer ein den Tank durchquerendes elektromagnetisches Feld erzeugenden Vorrichtung, wobei durch Veränderung des Magnetfeldes die Auflagestelle der zu plattierenden Kleinteile und ihr Auflageort geändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (1) von mehreren über seine ganze Längsdimension sich erstreckenden Spulen (17*, 17", 23', 23", 29', 29") umgeben ist, die auf der Mantelfläches des Tankes (1) verteilt sind, wobei jeweils zwei diametral gegenüberliegende Spulen (z. B. 17', 17") ein an jeweils eine andere Phase (19 oder 25 oder 31) einer Wechselstromquelle angeschlossenes Spulenpaar bilden.

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2. 2. Elektroplattierungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Spulenpaare (17', 17" und 23', 23" und 29', ΖΨ') um jeweils 120 versetzt angeordnet sind und die Phasen der mit diesen Spulenpaaren verbundenen Stromquelle um jeweils 120 verschoben sind.
3. 3. Elektroplattierungsapparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (1) einen Siebboden und an seinen Außenflächen einen Plastiküberzug besitzt und auf Füßen samt den vor dem Elektrolyten durch eine elektrolytresistente Umhüllung geschützten Spulen f 17', 17", 23', 23", 29', 29") in einem größeren, den Elektrolyten aufnehmenden Behälter (15) steht und der Elektrolytspiegel nicht bis zur Oberkante des Tankes (1) reicht.
4. 4. Elektroplattierungsapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwälzpumpe (13) vorgesehen ist, deren Ansaugrohr in den Behälter (15) ragt und deren Ablauf rohr (11) über der Tanköffnung endet.
5. 5. Elektroplattierungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (1) aus geschichtetem, elektrisch leitendem, im wesentlichen nicht ferromagnetischem Material besteht.

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