DE2106164A1

DE2106164A1 - Electro deposition cell - subdivided by permeable partition

Info

Publication number: DE2106164A1
Application number: DE19712106164
Authority: DE
Inventors: der Anmelder P ist
Original assignee: FORSTMANN E
Current assignee: FORSTMANN E
Priority date: 1971-02-10
Filing date: 1971-02-10
Publication date: 1972-08-24

Abstract

The partition is made from micro cellular porcelain, ceramic, plastic etc. and is interposed between the anode and the workpiece cathode and is permeable to the electrolyte. The cells may be placed in a pressure chamber permitting application of enhanced or reduced pressure to the bath surface. More uniform thickness metal deposits on the workpiece cathode are given.

Description

Verfahren und Anlage zur galvanischen Abscheidung von Metallen in gleichmäßigen Schichtstärken Die Erfindung bezieht sich auf einVerfahren und der Ausführung einer verfahrensgemäßen Anlage zur galvanischen Abscheidung von Metallen und verfolgt das Zielt auch auf stark profilierten und mit Sacklöchern versehenen Werkstücken Metalle in gleichmäßigen Schichtstärken anzutragen. Process and system for galvanic deposition of metals in uniform layer thicknesses The invention relates to a method and the Execution of a process-compliant system for the galvanic deposition of metals and also pursues the goal of heavily profiled and blind holes Apply metals to workpieces in uniform layer thicknesses.

Rein theoretisch streut bereits ein Elektrolyt mit guter Sreufähigkeit das tietall gleichmäßig über alle Kathodenflächen, jedoch ist die Metallabscheidung von einer idealen Stromdichtenverteilung und -konstandhaltung abhängig. In der Praxis ist eine echte tromdichtenkonstandhaltung nicht möglich, es sind daher bei der Einbringung von Waren in ein Galvanobad üblicher Bauart strombegünstigte bzw. strombenachteiligte Flächen an der Ware zu berücksichtigen. Theoretically, an electrolyte with good spreading ability already scatters the tietall is uniform over all cathode surfaces, but the metal is deposited depends on an ideal current density distribution and constant maintenance. In practice It is not possible to maintain a real flow density, so it is necessary when introducing of goods in an electroplating bath of the usual type, electricity-favored or electricity-disadvantaged Areas on the goods to be taken into account.

Das bedeutet wirtschaftlich, daß bei relativ dünnen Metallschichten die Expositionszeit über den Zeitwert fortgesetzt werden muß, bis auch an den strombenachteiligten Flächen der Waren eine geforderte Mindestschichtstärke angetragen ist. Bei Werkstücken, die Sacklöcher tragen, ist in diesen die galvanische Antragung von Mindestdicken oft überhaupt nicht zu erreichen.Economically, this means that with relatively thin metal layers the exposure time must be continued beyond the current value until it reaches the electricity-disadvantaged A required minimum layer thickness is applied to the surfaces of the goods. For workpieces, carry the blind holes, the galvanic application of minimum thicknesses is in these often not achievable at all.

Besonders nachteilig und unbefrtidigend wirkt sich aber die ungleiche Schichtenverteilung bei notwendiger Antragung dickerer Schichten aus, beispielsweise bei der Galvanopl@stik, Elektroformung und der galvanischen Bearbeitung von Maschinenteilen und Werkzeugen. Hier wird teils eine "galvanogerechte" Konßtruktion vorausgesetzt, teils eine annähernd gleichmäßige Metallabscheiaung durch Einsatz von Hilfsanoden und/oder Blenden angestrebs. 'l'rotz dieser oft kostspieligen Hilfsmittel ist aber weder eine wirtschaftlich und technisch befriedigende Abscheidung in Vertiefungen oder gar eine maßgerechte Antragung von Schutz-oder Funktionsschichten möglich. Um solche Werkstücke bestimmungsgemäß -inhrem Verwendungszweck zuführen zu können, müssen in der Kegel die galvanisch angetragenen, meist harten Metallgewichten nachträglich mechanisch oder funkenerEsiv bearbeitet werden, Nach der Erfindung ist eine gleichmäßige galvanische Abscheidung von Metallen auf Werkstücke ungleichmäßiger Oberflache möglich, wenn man die direkte, nicht ausreichend steuerbare Einwirkung der Elektrolyse in eine indirekte und damit steuerbare Einwirkung umformt. Dazu ist erforderlich, die Badbehälter von Galvanoanlagen, die in der Regel aus offenen, einzelligen Behältern bestehen, durch Einbau halbdurchlässiger Trennwände (semiperable Wände) in zwei- oder mehrzellige Behä@ter aufzuteilen.However, the unequal one has a particularly disadvantageous and unsatisfactory effect Layer distribution when it is necessary to apply thicker layers, for example in electroplating, electroforming and electroplating of machine parts and tools. Here a "galvanic-compatible" construction is partly assumed, partly an almost even metal deposition through the use of auxiliary anodes and / or diaphragms. In spite of these often expensive aids, however neither an economically and technically satisfactory deposition in depressions or even a customized application of protective or functional layers is possible. In order to be able to use such workpieces as intended - for their intended purpose, the galvanically applied, mostly hard metal weights must generally be used retroactively be machined mechanically or funkenerEsiv, According to the invention is a uniform galvanic deposition of metals on workpieces with uneven surfaces possible, if one considers the direct, insufficiently controllable influence of electrolysis in transforms an indirect and thus controllable action. This requires the Bath tanks for electroplating systems, which are usually made up of open, single-cell tanks exist, by installing semi-permeable partitions (semiperable walls) in two or to divide up multi-cell containers.

In der einzigen anliegenden Zeichnung ist die verfahrensgemäße Badaufteilung schematisch dargestellt und wird wie folgt beschrieben: Zllle A und Zelle B sind mit einem Slektrolyten bekannter Zusammensetzung befüllt. Die kleinere Zelle A dient zur Aufnahme gebräuchlicher Anoden, die größere Zelle B ist zur Aufnahme der zu galvanisierenden Waren bestimmt. Zellen A und B sind durch die Trennwand C, bestehend aus einem mikrozelligen Material, beispielsweise Porzellan, Keramik oder Kunststoff, getrennt.The only drawing attached is the bathroom division according to the procedure is shown schematically and is described as follows: Cell A and Cell B are filled with a slectrolyte of known composition. The smaller cell A is used to accommodate common anodes, the larger cell B is to accommodate the to electroplating goods. Cells A and B are made up of dividing wall C. made of a microcellular material, for example porcelain, ceramic or plastic, separated.

Infolge ihrer Durchlässigkeit für die Badflüssigkeit, bildet die Trennwand keine Sperre für die ############### Leitfähigkeit des eingesetzten Elektrolyten.As a result of their permeability for the bath liquid, forms the dividing wall no lock for the ############### conductivity of the electrolyte used.

Legt man in Zelle A an die Anode eine dem Elektrolyten gemäße Spannung an, so geht in der Regel das Anodenmaterial in Lösung.In cell A, a voltage appropriate to the electrolyte is applied to the anode on, the anode material usually goes into solution.

Infolge der Zusammenwirkung der Kräfte Lösungsdruck - P,osmotischer Druck w p und Diffusion wandern die Ionen von Zelle A durch Trennwand C in Zelle B, hier jedoch, im Gegensatz zu üDlicnen Galvanobädern, nicht mehr richtunggesteuert von der Anode zur Kathode. Infolge Diffusion wird vielmehr der Elektrolyt zunächst überwiegend mit positiv geladenen Ionen in Zelle B angereichert und erst dann erfolgt eine zügig ansteigende Entladung an der gesamten Kathodenoberfläche.As a result of the interaction of the forces solution pressure - P, osmotic Pressure w p and diffusion, the ions migrate from cell A through partition C into cell B, but here, in contrast to traditional electroplating baths, no longer directionally controlled from the anode to the cathode. Rather, as a result of diffusion, the electrolyte becomes first predominantly enriched with positively charged ions in cell B and only then takes place a rapidly increasing discharge on the entire cathode surface.

Unter normalen, d.h. in Zelle A und Zelle 3 gleichen Bedingungen, findet eine gleichmäßige Metallabscheidung auf der gesamten Kathodemfläche statt, ähnlich der bekannten Metallabscheidung durch chemische Reduktion. Die abgeschiedehe Metallquantität, bezogen auf Kathodenfläche und Zeiteinheit entspricht etwa der Abscheidung in einem üblichen Galvanobad.Under normal conditions, i.e. the same in cell A and cell 3, finds a uniform metal deposition takes place on the entire cathode surface, similar the well-known metal deposition by chemical reduction. The deposited metal quantity, in relation to cathode area and time unit corresponds roughly to the deposition in one usual galvanic bath.

Durch Änderung der Kräfteverhältnisse in den Zellen A und X kann die Abscheidungsgeschwindigkeit bei höherem Energieaufwand in einer erfindungsgemäßen Anlage wesentlich beschläunigt und im Rahmen jeweils zulässiger Druckdifferenzen stufenlos gesteuert werden.By changing the balance of forces in cells A and X, the Deposition rate with higher energy expenditure in an inventive Plant significantly accelerated and within the scope of the respective permissible pressure differences can be continuously controlled.

Welche Differenzdruckbereiche für verschiedenartige Elektrolyte ontimal sind, ist vom jeweiligen Elektrolyten vorbestimmt.Which differential pressure ranges for different types of electrolytes ontimal is predetermined by the respective electrolyte.

Beisniclsweise ist eine sinngemäße Regelung den Abscheidung aus sauren Kupfersulfat-Bäder allein schon i::i Gefälle unterschiedlicher Temperaturen in Zelle A zu Zelle B gegeben, bei Nickelsu@famat-Bädern kann ein steuerbarer Differenzdruckbereich außer einem Temper#aturgefälle noch dadurch dargestellt werden, daß in Zelle A und B unterschiedliche Konzentrationen des Elektrolyten aufrechterhalten werden.For example, a corresponding regulation is the separation from acidic Copper sulphate baths alone have i :: i gradients of different temperatures in the cell A given to cell B, with Nickelsu @ famat baths a controllable differential pressure range in addition to a temperature gradient can also be represented by the fact that in cells A and B different concentrations of the electrolyte are maintained.

Außer nach vorgenannten Beispielen ermöglicht die erfindungsgemäß Anlage eine zusätzliche @euerung der galvanischen dbscheidung noch dadurch, daß Zelle 3 durch eine haube E abgedeckt und der Badspiegel hier von der basis atmosphärischen Drucks mit Uber- oder Unterdruck beaufschlagt werden kann. Steigender Überdruck bis auf ca. 1,8 atü bewirkt regelmäßig eine dichtere Abscheidung mit besserer Einebnung, Unterdruck eine Beschleuhigung der Abscheidungsgeschwindigkeit.Except for the aforementioned examples, the invention enables Plant an additional renewal of the galvanic deposition by the fact that Cell 3 covered by a hood E and the bathroom mirror here from the base atmospheric Pressure with excess or negative pressure can be applied. Increasing overpressure up to approx. 1.8 atm regularly results in a denser separation with better leveling, Underpressure an acceleration of the deposition rate.

In erfindungsgemäßen Galvanoanlagen oringt eine übliche Warenbewegung oder Lufteinblasung keinerlei Vorteile. Von besonderer Bedeutung ist jedoch eine mäßge Badumwälzung in Zelle B. Eine in diesem Zellenbereich nicht erforerlich, da Verunreinigung, z.B. Anodenschlamm, bereits in Zelle A durch die Trenn@and C abgefangen werden.In electroplating systems according to the invention, a normal movement of goods or air blowing does not have any advantages. However, moderate bath circulation in cell B. One is of particular importance Not necessary in this cell area, as contamination, e.g. anode sludge, is already trapped in cell A by the separators @ and C.

Der sich daraus ergebende Nachteil kann verfahrensmäßig dadurch ausgeschaltet werden, daß ein- oder zweischichtig gefahrene Anlagen in Zelle 3 vor Trennwand C eine zusätzliche, undurchlässige Trennwand D erhalten, die bei Betriebsruhe in eine entsprechende Vorrichtung bekannter Art eingeätzt wird. Dabei wird die Filterung von Zelle A zwischen die Trennwände D und C geführt und somit die Trennwand C im Gegenstrom regeneriert. Bei kontinuierlich betriebenen Anlagen kann eine sinngemäße Regenerierung dadurch erfolgen, daß dieTrennwand C in drei Sektoren unterteilt wird, F, G und H, wobei jeweils ein Sektor periodisch auf Regenerierung im Rückstrom geschaltet wird, ratentansrüche: Verfahren und Anlage zur galvanischen Abscheidung von Metallen in gleichmäßigen Schichtstärken, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Anlage gehörende Galvanobad mittels Drennwande aus einem für Flüssigkeiten durchlässigen, mikrozelligen Material wie Porzellan, Keramik, Kunststoff oder mittels Formkörper funttionsgleicher Art in bekannter Ausführung, beispielsweise Filterkerzen, in zwei oder mehrere Zellen unterteilt ist. The resulting disadvantage can procedurally thereby switched off that one or two shifts operated systems in cell 3 in front of partition C receive an additional, impermeable partition wall D, which is in a corresponding device of known type is etched. This is the filtering from cell A between the partition walls D and C and thus the partition C in the Regenerates countercurrent. In the case of continuously operated systems, a corresponding Regeneration is carried out by dividing the partition C into three sectors, F, G and H, with one sector each periodically switched to regeneration in the reverse current becomes, ratentansrüche: Process and system for the galvanic deposition of metals in uniform layer thicknesses, characterized in that the part belonging to the system Galvanic bath by means of a wall made of a micro-cell that is permeable to liquids Material such as porcelain, ceramics, plastic or by means of molded bodies with the same function Kind of known design, for example filter candles, in two or more cells is divided.

2. Verfahren und Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich nur in einer oder mehreren Zellen der Badaditeilung Anoden befinden, aber die für die Wareneinbringung vorgesehene Zelle keine Anoden aufnimmt.2. The method and plant according to claim 1, characterized in that there are anodes in only one or more cells of the Badadi division, but the Cell intended for the introduction of goods does not receive anodes.

3. Verfahren nadliAnlage nach Anspruch 1 und zwei, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zellen für Warenaufnahme und Anoden aufnahme vor die durchlässige Trennwand Warenseitig eine undurchlässige Zwischenwand aus Kautschuk, Kunststoff, Titan oder einem anderen, gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen Material eingesetzt und somit die durchlässige Trennwand im Rückstrom regeneriert werden kann.3. The nadli system according to claim 1 and two, characterized in that that between the cells for receiving goods and anode receiving before the permeable Partition wall On the goods side, an impermeable partition made of rubber, plastic, Titanium or another material that is resistant to the electrolyte is used and thus the permeable partition wall can be regenerated in the return flow.

Claims

4. The method and plant according to claim 1, 2 and 3, characterized in that that the area of the cell used for receiving goods is covered by a hood can be, which enables the application of Cber- @der negative pressure on the bathroom mirror.