DE19751021C2

DE19751021C2 - Process for the production of a cobalt foil

Info

Publication number: DE19751021C2
Application number: DE1997151021
Authority: DE
Inventors: Stefan Scheible
Original assignee: Bolta Werke GmbH
Current assignee: Bolta Werke GmbH
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: DE19751021A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kobaltfolie, wobei in ein Bad einer Kobaltlösung eine als Anode geschaltete Abscheide-Elektrode eingebracht wird, an die zum Abscheiden von Kobalt eine Gleichspannung angelegt wird.The invention relates to a method for producing a Cobalt foil, one in a bath of a cobalt solution Anode-connected separation electrode is introduced which applied a DC voltage for the deposition of cobalt becomes.

Zur Herstellung von Kobaltfolie ist es bekannt, in ein Bad einer Kobaltlösung als Kathode Plattenelemente einzutauchen, die an ihrer Oberfläche Titan aufweisen bzw. aus Titan bestehen. An die Kathode, d. h. eine Abscheide- Elektrode bildende Platte wird eine Gleichspannung angelegt, um an der als Kathode geschalteten Platte Kobalt in einer bestimmten Schichtdicke abzuscheiden. Die Schichtdicke des abgeschiedenen Kobalts ist vom Gleichstrom bzw. der Stromdichte und von der Abscheidedauer abhängig. Die mit Kobalt beschichteten Platten werden dann dem jeweiligen Anwender zur Verfügung gestellt, der das Kobalt als Folie von der jeweiligen Platte abzieht. Das stellt einen erheblichen Arbeitsaufwand dar. Außerdem ist der Materialfluß zwischen dem Hersteller der Kobaltfolie und dem Anwender derselben aufwendig, weil es erforderlich ist, die die Abscheide- Elektroden bildenden Platten vom Anwender zum Hersteller wieder zurückzutransportieren. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kobaltfolie beim Hersteller von dem Plattenelement abzuziehen. Dann kann zwar der Rücktransport der Plattenelemente entfallen; die Kobaltfolien weisen jedoch nur begrenzte Flächenabmessungen auf, die den Flächenabmessungen der Plattenelemente entsprechen.It is known to produce cobalt foil in a bath a cobalt solution as cathode plate elements immerse, which have titanium on their surface or are made of titanium. To the cathode, i.e. H. a separation Electrode-forming plate becomes a DC voltage applied to cobalt on the plate connected as cathode to deposit in a certain layer thickness. The The layer thickness of the deposited cobalt is from direct current or the current density and depending on the deposition time. The plates coated with cobalt are then the provided to each user of the cobalt peels off the respective sheet as a film. That poses represents a considerable amount of work. In addition, the Material flow between the Manufacturer of the cobalt foil and the user of the same complex because it is necessary that the separating Electrode-forming plates from the user to the manufacturer to be transported back again. Of course it is also possible, the cobalt film from the manufacturer of the Pull off the plate element. Then the return transport can the plate elements are eliminated; the cobalt foils show however, only limited area dimensions that the Surface dimensions of the plate elements correspond.

Aus der DE-AS 10 92 266 ist ein Verfahren zur galvanischen Herstellung von Kobaltfolien bekannt. Dort wird die Herstellung einer Kobaltfolie mittels einer Kathode bspw. aus Eisen beschrieben. Über die Gestalt der Kathode sind keine näheren Ausführungen gemacht. Nachdem bei diesem bekannten Verfahren die Kathode während 15 Stunden auf 100°C erhitzt werden muß, kann wohl nur davon ausgegangen werden, daß es sich dort um eine plattenförmige Kathode handelt. Das heißt jedoch, daß dieses bekannte Verfahren nicht kontinuierlich durchführbar ist.DE-AS 10 92 266 describes a method for galvanic Manufacture of cobalt foils known. There is the Production of a cobalt foil using a cathode, for example described from iron. Are about the shape of the cathode no further details made. After doing this known methods on the cathode for 15 hours 100 ° C must be heated, can probably only be assumed be that there is a plate-shaped cathode acts. However, this means that this known method cannot be carried out continuously.

In Spalte 1, Zeilen 20 bis 27, ist dort auch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von "Metall" beschrieben. Um welches Metall es sich hier handelt, dazu werden jedoch keine Ausführungen gemacht. Von Kobalt ist hier definitiv keine Rede.Column 1 , lines 20 to 27 , also describes a continuous process for the production of "metal". Which metal is involved here, however, no explanations are given. There is definitely no talk of cobalt here.

In den in dieser Druckschrift beschriebenen Ausführungsbeispielen ist jeweils nur von Kathodenplatten aus Titan die Rede, was bedeutet, daß dort kein kontinuierliches sondern ein diskontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Kobaltfolien offenbart ist. In the described in this document Exemplary embodiments is only of cathode plates made of titanium, which means that there is no continuous but a discontinuous process for the production of cobalt foils is disclosed.

Aus der US-PS 5 019 221 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferfolien bekannt, wobei eine Walze aus rostfreiem Stahl, aus Titan oder aus rostfreiem Stahl mit einer Chrombeschichtung zur Anwendung gelangt. Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von Kupferfolien sind zur kontinuierlichen Herstellung von Kobaltfolien nicht verwendbar, weil sie an dem für Kobalt spezifischen elektrochemischen Reaktionsverhalten und der damit verknüpften kristallinen Beschaffenheit des abgeschiedenen Kobalts, wie der hohen inneren Spannung und der starken Versprödung, scheitern. Mit solchen bekannten Vorrichtungen zur Kupferfolienherstellung ist keine kompakte Kobaltabscheidung möglich.From US-PS 5 019 221 a method for continuous production of copper foils known being a stainless steel, titanium or stainless steel roller stainless steel with a chrome coating for use reached. Devices for the continuous production of Copper foils are used for the continuous production of Cobalt foils cannot be used because they are used for cobalt specific electrochemical reaction behavior and associated crystalline nature of the deposited cobalt, such as the high internal tension and the strong embrittlement, fail. With such known ones Devices for copper foil production is not compact cobalt separation possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die oben erwähnten Mängel eliminiert sind, d. h. mit welchem dem Anwender eine Kobaltfolie ohne damit verbundenem Träger zur Verfügung gestellt wird, wobei die Kobaltfolie bahnförmig quasi endlos, d. h. mit beliebigen Längen realisierbar ist.The invention has for its object a method of to create the type mentioned, in which the above mentioned defects are eliminated, d. H. with which Users a cobalt film without a carrier attached to it Is made available, the cobalt film in sheet form almost endless, d. H. can be realized with any length.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das Bad der Kobaltlösung eine die Abscheide-Elektrode bildende, horizontal angeordnete Walze eintaucht, die drehend angetrieben wird, und daß das an der Mantelfläche der Walze abgeschiedene Kobalt als Folie von der Walzen-Mantelfläche kontinuierlich abgezogen wird. Die Walze kann hierbei vollständig oder teilweise in das Bad der Kobaltlösung eintauchen. Sie kann Titan, eine Titanlegierung, Edelstahl oder eine Edelstahl-Legierung aufweisen oder daraus bestehen. This task is initiated in a procedure mentioned type according to the invention solved in that in Bath of the cobalt solution forming a deposition electrode horizontally arranged roller that rotates is driven, and that on the outer surface of the roller deposited cobalt as foil from the roll surface is continuously subtracted. The roller can do this completely or partially in the bath of the cobalt solution immerse yourself. It can be titanium, a titanium alloy, stainless steel or have or a stainless steel alloy consist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß es mit ihm möglich ist, eine Kobaltfolie kontinuierlich herzustellen, wobei die Kobaltfolie dann ohne einen weiteren Träger wie die eingangs erwähnten, die Abscheide- Elektroden bildenden Platten dem Anwender zur Verfügung gestellt werden kann. Die Dicke der erfindungsgemäß hergestellten Kobaltfolie ist von der Verweildauer der Walze in der Kobaltlösung, d. h. von der Umfangsgeschwindigkeit der Walze und von der an der Walze und an der Anode gegebenen Stromdichte abhängig. Die Schichtdicke der Kobaltfolie kann erfindungsgemäß also einfach wunschgemäß eingestellt werden.The method according to the invention has the advantage that it is possible with him to make a cobalt film continuously produce, the cobalt foil then without one other supports such as those mentioned at the beginning, Electrode-forming plates are available to the user can be put. The thickness of the invention The cobalt film produced depends on the length of Roller in the cobalt solution, d. H. of the Peripheral speed of the roller and of that on the roller and given at the anode Current density dependent. The layer thickness of the cobalt foil can according to the invention can therefore simply be set as desired.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßigerweise eine Kobaltlösung verwendet, welche die in Anspruch 2 angegebene Zusammensetzung aufweist.In the method according to the invention, a Cobalt solution used which the specified in claim 2 Has composition.

Mit Hilfe einer derartigen Kobaltlösung ergibt sich bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Kobaltfolie ausreichender Biegeelastizität, so daß die Kobaltfolie problemlos von der in die Kobaltlösung eintauchenden Walze ohne weiteres abgezogen und bspw. auf einen Wickeldorn aufgewickelt werden kann.With the help of such a cobalt solution, Carrying out the method according to the invention a cobalt foil sufficient bending elasticity, so that the cobalt foil can be used without problems from the roller immersed in the cobalt solution can be drawn off and wound up, for example, on a winding mandrel.

Die Kobaltlösung kann auf eine Badtemperatur von größenordnungsgemäß 40 bis 60°C erwärmt werden, um die Abscheidung von Kobalt an der Mantelfläche der Walze entsprechend zu beschleunigen.The cobalt solution can reach a bath temperature of be heated to the order of 40 to 60 ° C for the deposition of cobalt on the outer surface of the roller accordingly accelerate.

Die Walze kann erfindungsgemäß derartig angetrieben werden, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit größenordnungsgemäß 1 bis 5 m/h beträgt. Bei einer Walze mit einem Durchmesser von beispielsweise 430 mm kann die Drehzahl der Trommel z. B. 3 U/h betragen. Selbstverständlich sind auch andere Walzen-Durchmesser und -Drehzahlen möglich.According to the invention, the roller can be driven in such a way that their peripheral speed in the order of 1 to 5 m / h is. With a roller with a diameter of, for example 430 mm, the speed of the drum z. B. 3 U / h. Of course, other roller diameters and -Speeds possible.

Erfindungsgemäß kann eine Walze verwendet werden, die an ihrer Mantelfläche mit Titan, einer Titanlegierung, mit Edelstahl oder einer Edelstahl-Legierung beschichtet ist. Selbstverständlich kann die Walze auch als Hülse aus Titan oder einer Titanlegierung, aus Edelstahl oder einer Edelstahl-Legierung realisiert sein.According to the invention, a roller can be used on its Shell surface with titanium, a titanium alloy, with stainless steel or is coated with a stainless steel alloy. Of course you can the roller also as a sleeve made of titanium or a titanium alloy Stainless steel or a stainless steel alloy can be realized.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn die von der Walzen-Mantelfläche abgezogene Kobaltfolie kontinuierlich auf einen Wickeldorn aufgewickelt wird. Das ist möglich, weil die Kobaltfolie - wie bereits erwähnt worden ist - eine ausreichende Biegeelastizität aufweist, so daß beim Aufwickeln der Kobaltfolie auf den besagten Wickeldorn ein Reißen der Kobaltfolie vermieden wird. Die solchermaßen auf einen Dorn oder auf eine Wickelhülse aufgewickelte Kobaltfolie kann dann in einfacher Weise dem Anwender zur Verfügung gestellt werden. Derartige Kobaltfolien kommen beispielsweise als Batterieelektrodenmaterial zum Einsatz.In the method according to the invention, it is preferred if the of continuously removed from the roll surface of the cobalt foil a winding mandrel is wound up. It is possible because the As already mentioned, cobalt foil is an adequate one Bending elasticity, so that when winding the cobalt film Avoid tearing the cobalt foil on said winding mandrel becomes. That way on a mandrel or on a winding tube wound cobalt foil can then easily Be made available to users. Such cobalt foils are used for example as battery electrode material.

Nachfolgend wird anhand einer schematischen Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kobaltfolie weiter verdeutlicht. Die Figur zeigt ein Bad 10 mit einer Bad- Wanne 12, in der sich eine Kobaltlösung 14 befindet. Der Spiegel der Kobaltlösung 14 ist mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet.The method according to the invention for producing a cobalt film is illustrated further below using a schematic illustration. The figure shows a bath 10 with a bath tub 12 in which a cobalt solution 14 is located. The level of the cobalt solution 14 is designated by the reference number 16 .

In die Kobaltlösung 14 taucht eine Walze 18 vollständig oder teilweise ein. Die Walze 18 ist um ihre zentrale Achse 20 rotativ antreibbar. Das ist durch den bogenförmigen Pfeil 22 angedeutet. Die Walze 18 besteht z. B. aus Titan, einer Titanlegierung, aus Edelstahl oder einer Edelstahl-Legierung, oder sie ist zumindest an ihrer Mantelfläche 24 mit einer entsprechenden Beschichtung versehen.A roller 18 is completely or partially immersed in the cobalt solution 14 . The roller 18 can be driven in rotation about its central axis 20 . This is indicated by the curved arrow 22 . The roller 18 consists, for. B. made of titanium, a titanium alloy, stainless steel or a stainless steel alloy, or it is at least provided on its outer surface 24 with a corresponding coating.

Eine Gleichspannung U ist an die Walze 18 bzw. an ihre Achse 20 und an eine Anode 36 angelegt, die zur Walze 18 konzentrisch vorgesehen ist. Durch diese Gleichspannung U ergibt sich eine Ionentrennung und folglich eine Abscheidung von Kobalt aus der Kobaltlösung 14 auf der Mantelfläche 24 der Walze 18. Die auf diese galvanische Art und Weise an der Mantelfläche 24 der Walze 18 erzeugte Kobaltfolie 26 wird ohne weiteres Hilfsmittel kontinuierlich von der Trommel 18 abgezogen und auf einen Wickeldorn 28 aufgewickelt. Zu diesem Zwecke wird der Wickeldorn 28 um seine zentrale Achse 30 drehend angetrieben, was durch den bogenförmigen Pfeil 32 verdeutlicht ist. Die Drehzahl des Wickeldorns 28 ist an die Drehzahl der Walze 18 geeignet angepaßt. A direct voltage U is applied to the roller 18 or to its axis 20 and to an anode 36 which is provided concentrically with the roller 18 . This DC voltage U results in ion separation and consequently deposition of cobalt from the cobalt solution 14 on the lateral surface 24 of the roller 18 . The cobalt foil 26 produced in this galvanic manner on the lateral surface 24 of the roller 18 is continuously pulled off the drum 18 without any further aids and wound onto a winding mandrel 28 . For this purpose, the winding mandrel 28 is driven to rotate about its central axis 30 , which is illustrated by the curved arrow 32 . The speed of the winding mandrel 28 is suitably adapted to the speed of the roller 18 .

Um an der von der Walze 18 abgezogenen Kobaltfolie 26 haftende Kobaltlösung von der Kobaltfolie 26 zu entfernen, ist eine Spüleinrichtung 34 vorgesehen. To remove at the pulled from the roll 18 cobalt film 26 adhering cobalt solution of the cobalt film 26, a purging device 34 is provided.

Reference number list

1010th

Bad
bath

1212th

Bad-Wanne
Bath tub

1414

Kobaltlösung
Cobalt solution

1616

Spiegel (von Mirror (from

1414

)
)

1818th

Walze
roller

2020th

Achse (von Axis (from

1818th

)
)

2222

bogenförmiger Pfeil
arched arrow

2424th

Mantelfläche (von Lateral surface (of

1818th

)
)

2626

Kobaltfolie
Cobalt foil

2828

Wickeldorn
Mandrel

3030th

Achse (von Axis (from

2828

)
)

3232

bogenförmiger Pfeil
arched arrow

3434

Spüleinrichtung
Flushing device

3636

Anode
anode

Claims

1. A method for producing a cobalt foil, wherein in a bath ( 10 ) of a cobalt solution ( 14 ) a deposition electrode is introduced, to which a DC voltage is applied for the deposition of cobalt, characterized in that one in the cobalt solution ( 14 ) Deposition electrode forming, horizontally arranged, rotatably driven roller ( 18 ) immersed, which is provided on its outer surface ( 24 ) with a coating of titanium or a titanium alloy, and that the deposited on the outer surface ( 24 ) of the roller ( 18 ) Cobalt as film ( 26 ) is continuously withdrawn from the roll surface ( 24 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that a cobalt solution ( 14 ) is used which has the following composition:
50 to 150 g / l cobalt sulfamate
20 to 70 g / l boric acid
10 to 50 g / l table salt, as well
0.2 to 5 ml / l wetting agent.

3. The method according to claim 1, characterized in that the cobalt solution ( 14 ) is heated to a bath temperature of 40 to 60 ° C.

4. The method according to claim 1, characterized in that the roller ( 18 ) is driven such that its peripheral speed is 1 to 5 m / h.

5. The method according to claim 1, characterized in that the cobalt film ( 26 ) detached from the roll surface ( 24 ) is continuously wound onto a winding mandrel ( 28 ).