DE2415705A1

DE2415705A1 - Vorrichtung zur elektrolytischen abscheidung von metallen

Info

Publication number: DE2415705A1
Application number: DE2415705A
Authority: DE
Inventors: Herbert Esser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1974-04-01
Publication date: 1975-10-16

Description

Herbert Messer, 565 Solingen 1, Schabergerstraße 104 Otto Nockemann, 527 Gummersbach-Drieberhausen, Homertskamp lo Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere Walzen, bei der der als Kathode geschaltete Gegenstand in einen in einem Badbehälter befindlichen, mit Anoden aus dem abgeschiedenen Metall versehenen Elektrolyten, der kontinuierlich gefiltert und nach Filterung und Aufbereitung mittels einer Pumpe wieder in den Badbehälter gefördert wird, eingetaucht und während der Abscheidung um seine Längsachse gedreht wird.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Ihnen haftet jedoch ein wesentlicher Nachteil an, der in folgendem zu erblicken ist. Obwohl dem Elektrolyten zur Erzielung einer glatten Oberfläche des auf dem Gegenstand erzeugten Niederschlages Einebnungsmittel zugegeben werden, läßt sich, wie die Praxis lehrt, nicht verhüten, daß die Oberfläche der Abscheidung eine feine, radial verlaufende Struktur aufweist. Die Ursache hierfür ist darin zu erblicken, daß der Elektrolyt bei Rotation des Gegenstandes von diesem mitgerissen wird, wobei im engeren Bereich des Gegenstandes eine unerwünschte Strömung und Entmischung entsteht. Die Struktur würde sich aber beispielsweise bei einem im Zeitschriftendruck verwendeten Tiefdruckzylinder mit einer aus Kupfer abgeschiedenen Ballardhaut insofern nachteilig auswirken, als sie beim Druck reproduziert würde. Man ist daher gezwungen, die Struktur durch Schleifen zu beseitigen, was zeitraubend und kostenaufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile zu beseitigen, und zwar durch eine möglichst gleichmäßige Umströmung des Gegenstandes durch den Elektrolyten und Verringerung der Umfangsströmung des Elektrolyten am Umfang des Gegenstandes, wodurch eine weitgehend gleichmäßige Entmischung des Elektrolyten über Länge und Umfang des Gegenstandes erreicht wird. Hierbei soll eine intensivere Abscheidung der Metallionen auf dem Gegenstand erzielt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Badbehälter eine sich über die Länge des Gegenstandes erstreckende, endseitig geschlossene und flüssigkeitsdurchlässige Wand angeordnet ist.
Die Wand weist vorzugsweise U-förmige Querschnittsform aufi wobei sie mit ihren Schenkeln nach oben gerichtet ist. Sie kann aber auch insbesondere für den Fall, daß der Gegenstand über seinen gesamten Umfang in die BadflUssigkeit eintaucht, zylindrisch sein.
Der erfindungsgemäß zwischen dem Gegenstand und der Wand befindliche Raum ist zweckmäßig eng bemessen, d.h., daß beispielsweise bei einer Wand mit U-förmigem Querschnitt der Abstand der Wand von dem Gegenstand nicht mehr als 25 mm beträgt.
Durch den geringen Zwischenraum zwischen Wand und Gegenstand erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Umströmung des Gegenstandes durch den Elektrolyten, die zur Folge hat, daß die Entmischung des Elektrolyten über Länge und Umfang des Gegenstandes weitgehend gleichmäßig ist. Die Umfangsströmung des Elektrolyten am Umfang des Gegenstandes wird dabei stark verringert. Als Folge dieser ausnahme wird die Entmischungszone auf der Oberfläche des Gegenstandes reduziert und dadurch eine Depolarisation erreicht. Diese ermöglicht eine höhere Stromdichte.
Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung sind mehrere der Rückförderung des Elektrolyten dienende, sich über die Länge des Gegenstandes er streckende Zuleitungsrohre mit Oeffnungen um den Gegenstand herum derart angeordnet, daß der Elektrolyt etwa tangential zu dem Gegenstand und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes zugeleitet wird.
Diese erfindungsgemäße Rückförderung des Elektrolyten hat ebenfalls eine weitgehende Gleichmäßigkeit der Umströmung des Gegenstandes sowie eine Reduzierung der Umfangsströmung des Elektrolyten am Umfang des Gegenstandes und damit eine gleichmäßigere Abscheidung der Metall ionen auf dem Gegenstand zur Folge.
Eine vorteilhafte Weiterbildung einer Vorrichtung, die erfindungsgemäß mit einer dem Gegenstand vorgelagerten Wand versehen ist, besteht darin, daß das Zuleitungsrohr für den rückgeförderten Elektrolyten sich über die Länge des Gegenstandes erstreckt, von oben zwischen Wand und Gegenstand in den Elektrolyten eintaucht und mit Bezug auf den Gegenstand so angeordnet ist, daß der Elektrolyt auf die Länge des Gegenstandes verteilt, etwa tangential zu dem Gegenstand und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes in den Badbehälter zurückfließt.
Diese Rückförderung des Elektrolyten bei einer Vorrichtung mit einer dem Gegenstand vorgelagerten Wand wirkt sich insofern vorteilhaft aus, als durch sie die Herbeiführung einer weitgehenden Gleichmäßigkeit der Umströmung des Gegenstandes und einer Reduzierung der Umfangsströmung des Elektrolyten am Umfang des Gegenstandes unterstützt wird.
Das gleiche wird dadurch erreicht, daß nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung der Elektrolyt unter Druck, z.B. zwei bis drei atü, bis dicht an den Umfang des Gegenstandes rückgefördert wird.
Die Erfindung besteht des weiteren darin, daß die Wand aus einem Gewebe oder einer Gewebeschicht besteht und an der Außenseite eines Gitters befestigt ist. Das Gitter ist vorzugsweise aus Stegen gebildet, die sich längs und schräg zum Gegenstand erstrecken.
Hierdurch wird neben einer sicheren Halterung der Wand in der Badflüssigkeit eine Vermischung des Elektrolyten unter Wirkung einer diagonalen Komponente erzielt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen ist in den einzelnen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 die schematisch dargestellte Vorrichtung im Querschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Ausschnitt der flüssigkeitsdurchlässigen Wand mit dem zugehörigen Gitter in Ansicht, Fig. 4 eine eine andere Ausführung der Erfindung veranschaulichende Draufsicht auf das eine Ende des Gegenstandes, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4, Fig. 6 den Ausschnitt der Vorrichtung nach einer anaeren Ausführung der Erfindung im Querschnitt, Fig. 7 einen Fig. 6 ähnlichen Querschnitt einer abgewandelten Ausführung der Erfindung und Fig. 8 eine Fig. 4 ähnliche Draufsicht einer veränderten Ausführung der Erfindung.
Mit 1 ist der Badbehälter der Vorrichtung bezeichnet, der aus Stahlblech besteht und vorzugsweise mit Kunststoff beschichtet ist. In dem Badbehälter 1 befindet sich der Elektrolyt 2. Plit 3 ist ein Gegenstand kreisförmigen Querschnitts bezeichnet, der in den Elektrolyten 2 eintaucht. Die Lagerung des Gegenstandes 3 erfolgt mit Hilfe von Zapfen 4, die in Lagern 5 in der Wandung des Badbehälters 1 ruhen. Der Gegenstand 3 ist an seiner Oberfläche leitend gemacht und als Kathode geschaltet. Er wird während der Elektrolyse kontinuierlich um seine Längsachse gedreht, wobei sich an seiner Oberfläche das metall aus dem Elektrolyten 2 in Form einer Walze 6 abscheidet. In dem Badbehälter 1 ist eine aus Titan bestehende, als Anode geschaltete Wanne 7 angeordnet, deren Krümmungsradius so gewählt ist, daß der Abstand der Wanne 7 zur Kathodenoberfläche gleich ist. Der Zwischenraum zwischen den mit 7',7" bezeichneten Wänden der Wanne 7 ist mit das abzuscheidende Metall enthaltendem Schüttgut 8 ausgefüllt. Die Wand 7' weist ferner auf ihre gesamte Fläche verteilte Durchlässe 9 auf. Die Wand 7" besteht aus Streckmetall. Die Stromzuführung für die Anode erfolgt über eine Anschlußfahne lo.
Bei der in den Fig. 1 - 3 der Zeichnung dargestellten Vorrichtung, bei der der Gegenstand 3 bzw. die Walze 6 mit einem Teil ihrer Oberfläche aus dem Elektrolyten 2 herausragt, ist in dem Badbehälter 1 eine aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Gewebe bestehende Wand 11 mit etwa U-förmigem Querschnitt angeordnet, die mit ihren Schenkeln nach oben ragt und mit ihren Enden mit der jeweils benachbarten Wand des Badbehälters 1 abschließt. Die Wand 11 ist an der Außenseite eines Gitters 12 befestigt, das ebenfalls etwa U-förmigen Querschnitt aufweist und sich über die Länge der Wand 11 erstreckt.
Das Gitter 12 mit der Wand 11 bildet mit dem Gegenstand 3, von dem es nur geringen Abstand hat, einen Raum 13. Das Gitter 12 besteht aus Stegen 14,15.
Die Stege 14 verlaufen wagerecht und die Stege 15 schräg zum Gegenstand 3.
lit 16 ist ein sich über die Länge des Gegenstandes 3 erstreckendes Zuleitungsrohr bezeichnet, das mit offnungen 17 versehen ist und der Rückförderung des Elektrolyten 2 dient. Das Zuleitungsrohr 16 taucht von oben in den Raum 13 ein und ist mit den Öffnungen 17 so angeordnet, daß der Elektrolyt 2 auf die Länge des Gegenstandes 3 gleichmäßig verteilt etwa tangential zu dem Gegenstand 3 und entgegen der Umlaufrichtung auf den Gegenstand 3 gedrückt wird.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung, bei der der Gegenstand 3 bzw. die Walze 6 ebenfalls mit einem Teil ihrer Oberfläche aus dem Elektrolyten 2 herausragt, ist zur Rückförderung des Elektrolyten 2 eine Vielzahl von mit 18 bezeichneten Zuleitungsrohren angeordnet, die Uffnungen 19 besitzen. Die Zuleitungsrohre 18 erstrecken sich in dem Elektrolyten 2 über die Länge des Gegenstandes 3 und sind um den Gegenstand 3 herum so angeordnet, daß der Elektrolyt 2 etwa tangential zu dem Gegenstand 3 und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes 3 zugeleitet wird.
Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Vorrichtung lediglich dadurch, daß den Zuleitungsrohren 18 die U-förmige Wand 11 mit dem Gitter 12 vorgelagert ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Zuleitungsrohre 18 räumlich mit dem Gitter 12 zu vereinigen, in welchem Falle die Wand 11 dichter an die Oberfläche des Gegenstandes 3 herangeführt werden kann.
Fig. 7 veranschaulicht eine gegenüber der in Fig. 6 gezeigten Ausführung der Erfindung abgewandelte Ausführung, und zwar ist der Gegenstand 3 mit der Walze 6 vollkommen in den Elektrolyten 2 eingetaucht. Es sind ferner die flüssigkeitsdurchlässige Wand 20 und das Gitter 21 zylindrisch gestaltet und bestehen aus zwei Längshälften, die bei 22 gelenkig verbunden sind.
Vorteilhaft kann das Gitter 21 entfallen, wenn die aus einem Gewebe bestehende Wand 20 über die gleichmäßig über den Umfang des Gegenstandes 3 verteilt angeordneten Zuleitungsrohre 23 gespannt wird.
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführung der Erfindung unterscheidet sich von der in Fic. 7 dargestellten Ausführung lediglich durch den Fortfall der 'Fand 20 mit dem Gitter 21. Diese und die in den Fig. 4 und 5 gezeigte vereinfachte Vorrichtung reicht bei geringerer Umfangsgeschwindigkeit des Gegenstandes 3 aus, um eine gleichmäßigere Umströmung des Gegenstandes 3 durch den Elektrolyten 2 und auch eine gleichmäßigere Entmfiischung des Elektrolyten 2 über Länge und Umfang des Gegenstandes 3 zu erreichen.

Claims

Patentansprüche

711. Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere lalzen, bei der der als Kathode geschaltete Gegenstand in einen in einem Badbehälter befindlichen, mit Anoden aus dem abgeschiedenen Metall versehenen Elektrolyten, der kontinuierlich gefiltert und nach Filterung und Aufbereitung mittels einer Pumpe wieder in den Badbehälter rückgefordert wird, eingetaucht und während der Abscheidung um seine Längsachse gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Badbehälter (1) eine sich über die Länge des Gegenstandes (3) erstreckende, endseitig gjeschlossene und flüssigkeitsdurchlässige Wand (11,20) angeordnet ist.
2. Vorrichtung zur elektrolytischen S.bscheidung von metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere Walzen, bei der der als Kathode geschaltete Gegenstand in einen in einem Badbehälter befindlichen, mit Anoden aus den abgeschiedenen metall versehenen Elektrolyten, der kontinuierlich gefiltert und nach Filterung und Aufbereitung mittels einer Pumpe wieder in den Badbehälter rückgefördert wird, eingetaucht und während der Abscheidung uw seine Längsachse gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Rückförderung des Elektrolyten (2) dienende, Sich über die Länge des Gegenstandes (3) erstreckende Zuleitungsrohre (18) um den Gegenstand (3) herum angeordnet sind, die den Elektrolyten (2) etwa tangential zu dem Gegenstand (3) und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes (33 zuleiten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gegenstand teilweise in dem Elektrolyten eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (11) U-fsrigen Querschnitt aufweist und mit ihren Schenkeln nach oben gerichtet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Gegenstand vollkommen in den Elektrolyten eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (20) zylindrisch ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuleitungsrohr (16) für den rückgeförderten Elektrolyten (2) sich über die Länge des Gegenstandes (3) erstreckt, von oben zwischen Wand (11) und Gegenstand (3) in den Elektrolyten (2) eintaucht und mit Bezug auf den Gegenstand (3) so angeordnet ist, daß der Elektrolyt (2),auf die Länge des Gegenstandes (3) verteilt, etwa tangential zu dem Gegenstand (3) und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes (3) in den Badbehälter (1) zurückfließt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wand (11,20) von Gegenstand (3) gering ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,3,4,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wand (11,20) vom Gegenstand (3) 25 mm beträgt.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,3,4,5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (11,20) aus einem Gewebe oder einer Gewebeschicht besteht und an der Außenseite eines der Form der Jand (11,20) entsprechenden Gitters (12,21) befestigt ist, dessen Stege (14,15) sich längs und schräg zum Gegenstand (3) erstrecken.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Iland (20) über die gleichmäßig über den Umfang des Gegenstandes (3) verteilt angeordneten Zuleitungsrohre (23) gespannt ist.

lo.Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Metallen auf Gegenständen mit kreisförmigem Querschnitt, insbesondere Walzen, bei dem der als Kathode geschaltete Gegenstand in einen in einem Badbehälter befindlichen, mit Anoden aus dem abgeschiedenen Metall versehenen Elektrolyten, der kontinuierlich gefiltert und nach Filterung und Aufbereitung mittels einer Pumpe wieder in den Badbehälter gefördert wird, eingetaucht und während der Abscheidung um seine Längsachse gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (2) unter Druck bis dicht an den Umfang des Gegenstandes (3) und entgegen der Umlaufrichtung des Gegenstandes (3) rückgefördert wird.

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