DE2452401A1

DE2452401A1 - Controlling the thickness of electrolytic metal deposits - on circular cathodic discs

Info

Publication number: DE2452401A1
Application number: DE19742452401
Authority: DE
Inventors: Emanuel Prof Dr Phil Pfeil; Klaus Roeschmann; Alwin Wuehle
Original assignee: TELDEC Telefunken Decca Schallplatten GmbH
Current assignee: TELDEC Telefunken Decca Schallplatten GmbH
Priority date: 1974-11-05
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1976-05-06
Also published as: DE2452401B2

Abstract

The thickness of electrolytically deposited metal on circular, cathodically connected plates is controlled by arranging the cathode to face a baffle screening a circular anode, the shape of the baffle being a section of a circle whose form determines the thickness of metal deposited on the cathode. Alternatively the anode may be of the shape of the remainder of the circle from which the screen (baffle) is a section. The cathode and baffle or anode are rotated w.r.t. to one another during deposn. Without a baffle, the thickness of the deposit increases uniformly from the cent centre to the edge of the cathode, and with disc or ring shape baffles step-wise variations are achieved. With the above baffle the variation in thickness from the centre to the edge of the cathode can be controlled as required.

Description

Verfahren zur Beeinflussung der Dicke galvanisch abgeschiedener Metallniederschläge Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur galvanischen Herstellung kreisförmiger Platten mit gleichmäßiger Schichtdicke oder anderen gewünschten Profilen. Process for influencing the thickness of electrodeposited metal deposits The invention relates to a method for the galvanic production of circular Panels with a uniform layer thickness or other desired profiles.

Ein schwieriges Problem bei der Herstellung galvanischer Niederschläge ist die Beeinflussung der Schichtdicke.A difficult problem in making electroplating is the influence on the layer thickness.

Die Dicke galvanisch erzeugter Metallniederschläge wird im allgemeinen durch Variation der Stromstärke und der Abscheidungszeit eingestellt. Man kann bei diesen Verfahren aber nur das Dickenwachstum über das gesamte Werkstück beeinflussen, ohne daß es möglich wäre, einzelne Bezirke der Kathode nach Wunsch dicker oder dünner auszuführen. Gelegentlich werden stationäre Ringblenden aus Kunststoff zur Vermeidung von Randeffekten eingesetzt, deren Wirkung darauf beruht, daß der Randeffekt zur Mitte hin verschoben wird.The thickness of electrodeposited metal deposits is generally adjusted by varying the current intensity and the deposition time. One can at However, this process only affects the growth in thickness over the entire workpiece, without it being possible to make individual areas of the cathode thicker or thinner as desired to execute. Stationary ring diaphragms made of plastic are occasionally used to avoid this used by edge effects, the effect of which is based on the fact that the edge effect to Is shifted towards the center.

Mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehene Ringblenden, die zum Zwecke der Abblendung von außen nach innen Lochreihen zunehmender Durchmesser aufweisen, sind ebenfalls bekannt.With holes of various diameters provided with ring diaphragms that for the purpose of masking from the outside inwards rows of holes of increasing diameter are also known.

Beide Blenden lassen sich nur wenig in ihrer Wirkung abstufen und zeigen daher nur geringe Effektivität.Both diaphragms can only be slightly graded in terms of their effect therefore show only low effectiveness.

Solche Blenden sind aus Veröffentlichungen in der Zeitschrift "Metalloberfläche 5, B 129 (1951) und 6, B 113 (1952) bekannt.Such screens are from publications in the magazine "Metalloberfläche 5, B 129 (1951) and 6, B 113 (1952) are known.

Neben Kunststoffblenden beschreibt die Literatur leitende Blenden, die aber weniger zum Einsatz kommen, da erhebliche Metallverluste und ein nicht zu unterschätzender Wartungsaufwand entsteht.In addition to plastic panels, the literature describes conductive panels, But they are used less because of considerable metal losses and not Maintenance costs that are to be underestimated arise.

Ursache des unterschiedlichen Dickenwachstums ist der sog.The cause of the different growth in thickness is the so-called.

Hall-Effekt, der sich wie folgt erklärt: In einem Leiter, der sich in einem starken Magnetfeld befindet, tritt eine Potentialauftrennung derart auf, daß sich Punkte höheren und niederen Potentiales ausbilden. An der Kathode eines modernen Elektrolysebades wirken infolge der hohen Stromstärken auf das Nickel Felder von ca. 300 Ampere x Windungen ein, die dazu führen, daß zum Rand der Kathode hin das Potential ansteigt.Hall effect, which is explained as follows: In a conductor that is is in a strong magnetic field, a potential separation occurs in such a way that that points of higher and lower potential are formed. One at the cathode Modern electrolysis baths act due to the high currents on the nickel fields of about 300 amps x turns, which lead to the edge of the cathode the potential increases.

Auf diese Weise beschleunigt sich die Abscheidung am Rand der Kathode.This accelerates the deposition at the edge of the cathode.

Es wurde gefunden, daß sich an kreisförmigen Platten eine abstufbare und genaue Beeinflussung des Dickenwachstums bei der galvanischen Abscheidung durchführen läßt, wenn man Blenden anwendet, welche aus einem Kreisausschnitt (Fig. 2) entwickelt werden. So wird zvBo (wie in Fig.5 dargestellt) die Blende 2 im galvanischen Bad zwischen Anode 1 und Kathode 3 angebracht.It has been found that circular plates have a gradable and carry out precise influencing of the growth in thickness during electrodeposition leaves, if you use diaphragms, which developed from a section of a circle (Fig. 2) will. For example (as shown in Fig. 5) the screen 2 is in the galvanic bath attached between anode 1 and cathode 3.

Damit die Blende gleichmäßig über die gesamte Kreisfläche wirken kann, müssen sich Kathode und Blende relativ zueinander um die gemeinsame Achse drehen und diese Drehbewegung während der gesamten Abscheidungszeit beibehalten.So that the diaphragm can act evenly over the entire circular area, the cathode and diaphragm must rotate relative to one another around the common axis and maintain this rotational movement during the entire deposition time.

Die Metallabscheidung auf einer nicht abgeblendeten Kathode zeigt aufgrund des beschriebenen Hall-Effektes eine Dickenzunahme von innen nach außen (Fig.1).The metal deposition on a non-masked cathode shows due to the Hall effect described, an increase in thickness from the inside to the outside (Fig.1).

Eine Blende in Form eines einfachen Kreisausschnittes (wie in Fig.2 dargestellt) bewirkt nur eine gleichmäßige Dickenverminderung über die gesamte Fläche, d.h., der Querschnitt des Metallniederschlages zeigt die gleiche Form.An aperture in the form of a simple section of a circle (as in Fig. 2 shown) only causes a uniform reduction in thickness over the entire surface, that is, the cross section of the metal deposit shows the same shape.

Um gleichmäßige Schichtdicken zu erzielen, muß man anstelle der begrenzenden Geraden (Radien) g in Figur 2, Abschnitte von Archimedischen Spiralen wie in Figur 3 verwenden.In order to achieve uniform layer thicknesses, one must instead of the limiting ones Straight lines (radii) g in Figure 2, sections of Archimedean spirals as in Figure 3 use.

Wählt man z.B. Blenden gem. Fig. 4, so lassen sich auf galvanischem Wege Profile gem. Querschnitt von Fig. 4 herstellen.For example, if you choose diaphragms according to Fig. 4, you can opt for galvanic Produce path profiles according to the cross section of FIG.

Es ist möglich, durch Wahl geeigneter Blenden jede gewünschte Dickenverteilung im Werkstück zu erreichen.It is possible to achieve any desired thickness distribution by choosing suitable diaphragms in the workpiece.

Bei der Fertigung von Teilen mit immer dem gleichen Profil kann man einen Schritt weitergehen und Anoden verwenden, an denen die Form der vorberechneten Blende bereits ausgespart ist. Bei Einsatz von Anodenkästen werden diese entsprechend konstruiert.When manufacturing parts with the same profile, you can go a step further and use anodes on which the shape of the precalculated Aperture is already cut out. When using anode boxes, these are accordingly constructed.

Starke Konvektion des Elektrolyten oder übermäßig hohe Kathodenrotation beeinflussen geringfügig die Form der vorberechneten Abblendvorrichtung. In diesen Fällen muß die Form der Blende entsprechend praktischer Erfahrung korrigiert werden.Strong convection of the electrolyte or excessive cathode rotation slightly influence the shape of the precalculated dimming device. In these In some cases, the shape of the diaphragm must be corrected according to practical experience.

Beispiel einer Blendenberechnung (Figur 6): Bei der Berechnung einer Blende für gleichmäßige Schichtdicken geht man davon aus, daß ohne Blende von der Mitte bis zum Rand eine gleichmäßige Dickenzunahme erfolgt. Als Dickenunterschied zwischen außen und innen wird in diesem Berechnungsbeispiel ca. 33 % angenommen. Eine Blende zur Abscheidung gleichmäßiger Schichtdicken muß innen überhaupt nicht, außen ca. 33 % abdecken und dazwischen, je nach Abstand von der Mitte, alle Zwischenwerte zwischen 0 und 33 %. Zur Konstruktion der Blende wird der ganze Kreisumfang = 3600 entsprechend 100 % gesetzt.Example of an aperture calculation (Figure 6): When calculating a Aperture for uniform layer thicknesses is assumed that without an aperture from the An even increase in thickness takes place from the center to the edge. As a difference in thickness In this calculation example, approx. 33% is assumed between outside and inside. A screen for the deposition of even layer thicknesses does not have to be inside at all, cover approx. 33% on the outside and in between, depending on the distance from the center, all intermediate values between 0 and 33%. For the construction of the diaphragm, the entire circumference = 3600 set accordingly to 100%.

0 120 ist dann = 33 %. Man teilt den Winkel auf der Kreisfläche ab, halbiert ihn, und teilt die Halbierungslinie in 10 Teile ein. 0 120 is then = 33%. One divides the angle on the circular area, halve it and divide the bisecting line into 10 parts.

Ebenso teilt man jeden halben Winkelbogen in 10 Teile. Kreise durch die Abschnitte der Mittellinie schneiden die ihnen entsprechenden Winkelschenkel in Punkten der gewünschten Kurve.Likewise, each half angle arc is divided into 10 parts. Circles through the sections of the center line intersect the corresponding angled legs in points of the desired curve.

3 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 3 Blatt Zeichnungen3 pages description 2 claims 3 sheets of drawings

Claims

Claims 1) Method for influencing the thickness galvanically deposited metal deposits on circular plates serving as cathode, characterized in that the cathode has a diaphragm in the form of a certain section of a circle or a correspondingly shaped anode is assigned and cathode and diaphragm or During electrodeposition, the anode is subjected to a rotary movement relative to one another will.

2) Method according to claim 1, characterized in that for production an even layer thickness of the galvanic deposit The shape of a section of a circle is used, the sides of which are two geometric Curves, preferably bounded by Archimedes' spirals.