EP0975825A2 - Vorrichtung zum durchführen kontinuierlicher elektrolytischer abscheidungsprozesse - Google Patents

Vorrichtung zum durchführen kontinuierlicher elektrolytischer abscheidungsprozesse

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EP0975825A2
EP0975825A2 EP98922686A EP98922686A EP0975825A2 EP 0975825 A2 EP0975825 A2 EP 0975825A2 EP 98922686 A EP98922686 A EP 98922686A EP 98922686 A EP98922686 A EP 98922686A EP 0975825 A2 EP0975825 A2 EP 0975825A2
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EP
European Patent Office
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current roller
shielding
roller
current
shielding tape
Prior art date
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EP98922686A
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EP0975825B1 (de
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Hans Josef May
Roland Schnettler
Michel Collard
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Andritz AG
Circuit Foil Luxemburg SARL
Original Assignee
May Hans Josef
Schnettler Roland
Circuit Foil SA
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Publication date
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0635—In radial cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0671—Selective plating

Definitions

  • the invention relates to a device for carrying out continuous electrolytic deposition processes comprising a rotating cathodic current roller with an electrically conductive surface over its entire usable width and one or more anodes arranged approximately concentrically to the current roller, with the spacing space located between the current roller and the anode is flowed through by an electrolyte containing the metal to be deposited in dissolved form, to which current roller in a peripheral arrangement are assigned means for preventing a coating of the areas not used in electrolytic deposition processes from the current roller.
  • a device for the production of electrolytic metal strips is known, for example, from US Pat. No. 2,044,415.
  • a driven cathodic current roller forms a spacing space with anodes which are arranged concentrically to the cylindrical surface of the current roller and which are arranged around the current roller at an angle of approximately 160 degrees.
  • the electrolyte containing the metal to be deposited flows through the space.
  • the metal initially contained in dissolved form in the electrolyte is deposited on the cathodic surface of the current roller. Due to the rotating movement of the current roller, the electrolytic coating can then be removed as a film or thin metal strip after it emerges from the electrolyte and can be fed continuously to subsequent processing steps.
  • the entire current roller width is used for the electrolytic deposition processes to form the metal foil. So that the current roller in its edge area in the transition to its end faces is not subjected to an electrolytic coating, which would damage it, a rubber band with a circular cross section is used, which is located on the front edge of the current roller and on a non-conductive, on the Current roller supports the flange arranged on the end face. This sealing rubber band ensures that a current flow to the front of the Current role out and thus preventing electrolytic coating of these areas is avoided.
  • this known device is only suitable for producing metal strips or foils in a single width, namely the width of the current roller. However, this device is unsuitable for the production of metal strips of different widths. This known device is also not intended for one-sided electrolytic coating of metal strips.
  • a device for one-sided electrolytic coating of metal strips is known from WO 94/10360.
  • a metal strip to be coated on the outside is guided in contacting manner around the driven cathodic current roller.
  • the metal strip is fed via a deflection roller with the smallest possible distance to the current roller and is continued on the opposite side via a further deflection roller after the coating.
  • the metal strip passes through a space through which an electrolyte flows and in which the metal strip is electrolytically coated.
  • the space formed by the strip surface and the anode arranged opposite is delimited by seals which can be set up to adapt to different widths of metal strips to be coated in the axial direction of the current roller.
  • These seals are supported with a sealing section in each case in the edge region of the metal strip to be coated. These supporting sealing sections contact the surface of the metal strip to be coated at a wrap angle that is so large that there is sufficient tightness when the metal strip enters the electrolyte.
  • Electrolytic metal strip production cannot be carried out with an object according to WO 94/10360.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a generic device in which not only the usable area of the current roller can be set up and the unused areas of the current roller are effectively protected against undesirable electrolytic coatings, but with which both Electrolytic metal strip production and a one-sided electrolytic coating of metal strips is possible.
  • the current roller on each side is assigned a shielding tape protruding from the end face over the cylindrical surface of the current roller made of an electrically insulating material which is between the cathodic current roller and the anode or anodes and adjacent to the current roller area used for electrolytic deposition processes (useful area), electrically shielding the edge area of the current roller that is not used in the deposition process and surrounding the current roller at least at the fill level of the electrolyte, the side of a shielding tape facing the useful area pointing in this direction, has paragraph extending over the length of the shielding tape.
  • a shielding band expediently a flexible band of electrically non-conductive material, which is arranged surrounding the current roller in the region of the electrolyte, an electrically effective shielding between the anode or the anodes, which are expediently insoluble, and that covered by the shielding band Sections of the current roller serving as cathode created.
  • An electrical current flow between the anode and the cathode therefore only takes place in the useful area of the current roller and thus in the areas not covered by the shielding tapes, so that an electrolytic coating is limited to the respective useful area of the current roller.
  • the shielding tapes there is no current flow and therefore also no electrolytic coating.
  • this has a shoulder directed towards the current roller. This also ensures that there is an edge-thinning layer thickness in the outer edge sections of the metal strip to be produced or coated, which is reduced to zero up to the strip edge, so that the current roller is not coated outside the useful area.
  • the useful area of the current roller can be determined, for example, by providing shielding tapes of different widths at the edges to shield the current roller for different deposition processes.
  • the device according to the invention is suitable both for the electrolytic production of metal strips or foils and for the one-sided electrolytic coating of metal strips, since the device for protecting the unused current roller sections is based on the principle of electrical shielding and not the principle of liquid sealing, as is the case, for example, with the subject matter of WO 94 / 10360 used, used.
  • the edge region of the metal strip to be coated engages in the shoulder of the shielding strips facing the useful area, so that the lateral edge of the metal strip is already electrically shielded to such an extent that an excessive coating of these metal strip sections and a coating of the current roller in that section is protected from an electrolytic coating which borders directly on the area covered by the metal strip to be coated.
  • the two flexible shields used for shielding are expediently seed shielding tapes each projecting beyond the end face of the cathodic current roller.
  • the sections protruding from the end faces can be used to adjust the two shielding tapes so that they are adapted to the width of the useful area of the current roller and thus to the width of the edge portion of the current roller to be shielded.
  • the useful width of the current roller can thus be set up by moving the shielding tapes to the respectively desired width of the useful area, without having to change the shielding tapes.
  • a shielding band supported on the surface of the current roller expediently has support webs and drainage grooves arranged alternately with the support webs.
  • the drain grooves also discharge electrolyte from the spacing space in this way.
  • the resulting suction causes the foil to be pressed against the current roller, particularly in its edge region, which promotes proper fixing of the foil to the current roller.
  • Retaining means are preferably assigned to each shielding band on its side pointing away from the useful area of the current roller and projecting beyond the end face of the current roller, said adjustment means being in engagement with an adjusting device for setting up the bands with respect to the width of the current roller edge to be shielded.
  • webs spaced apart from one another are provided as retaining means and are arranged in a row and are held in an approximately complementary receiving groove of a receiving piece. The spacing of the webs is chosen to facilitate threading a shielding tape into such a receptacle.
  • Such a receptacle expediently engages piston-cylinder arrangements with which the setting up of a shielding band takes place with respect to the width of the current roller sections to be shielded.
  • spindles possibly driven by a motor, are also conceivable.
  • FIG. 1 shows a cross section through a device for one-sided electrolytic coating of metal strips along the line A-B of FIG. 2,
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the device of FIG. 1 along the line C-D of FIG. 1,
  • FIGS. 2 and 3 shows an enlarged detail of the area marked “X” in FIGS. 2 and
  • FIG. 4 shows a section corresponding to the representation of Figure 1
  • Figure 1 shows a device for one-sided electrolytic coating of metal strips (coating device) 1.
  • the coating device comprises a trough 2, in which a cathodic current roller 3 is rotatably mounted.
  • the direction of rotation of the current roller 3 is indicated by the arrow 4.
  • the current roller 3 is an undivided current roller, the cylindrical surface of which is electrically conductive over the entire width of the current roller 3. Providing such an undivided current roller 3 avoids markings that occur, in particular, when thin metal strips are coated, such as occur with divided current rollers.
  • the necessary anodes cannot be seen in the section shown in FIG. 1; these are located behind a retaining wall 5.
  • the anodes used are insoluble anodes.
  • the spacing space 6 formed by the surface of the current roller 3 and the anodes is traversed by an electrolyte which is continuously introduced into the spacing space 6 via an electrolyte feed 7 and drawn off via the device 7 '.
  • the direction of supply of the electrolyte is indicated by arrow 8.
  • the direction of flow of the electrolyte is thus in the same direction with respect to the direction of rotation 4 of the current roller 3.
  • the marginal space 6 is delimited by a shielding band 9, 9 ', of which only the shielding band 9 can be seen in FIG.
  • the side of the shielding tape 9 facing the current roller 3 is structured in a structured manner by alternately arranged support webs 10 and drain grooves 11. With the support webs 10, the shielding tape 9 is supported on the surface of the current roller 3 to be shielded.
  • the drain grooves 11 serve to drain the electrolyte located in the spacing space 6 and each open into a collector 12 on the outside. In the deepest part of a collector 12 there is in each case an outlet 13 from which, according to the arrow 14, the electrolyte which has emerged from the drain grooves 11 is drawn off.
  • a metal strip 15 to be coated is deflected at a first deflection roller 16 to feed it into the spacing space 6. It is provided that the metal strip 15 already contacts the top of the cathodic current roller 3 before it enters the space 6 filled with the electrolyte. When passing through the spacing space, the desired coating then takes place on the outside of the metal strip 15.
  • the metal strip 15 ′ coated after passing through the coating device 1 is carried on via a second deflection roller 17.
  • the arrangement of the two shielding tapes 9, 9 ′ in relation to the useful area N of the current roller 3 becomes clear.
  • the upper part of the longitudinal section of FIG. 2 shows the shielding tapes 9, 9 ', which cut in the area of a support web 10, 10', while the shielding tapes 9, 9 'in the lower part of this longitudinal section each cut in the area of a drain groove 11, 11' are shown.
  • the shielding tapes 9, 9 ' have a width at which it is ensured that, even in the case of the metal tape with the smallest width to be coated, they protrude from the end over the current roller 3.
  • the retaining webs 19, 19 ' are a plurality of individual webs spaced apart from one another.
  • outlet openings 22, 22' are introduced into the outlet grooves 11, 11 ', so that electrolyte escaping through these outlet openings 22, 22' into the collectors 12, 12 arranged below 'can expire.
  • the adjusting devices 18, 18 'each comprise two piston-cylinder arrangements, which are supported on the trough 2, by means of which the receiving pieces 21, 21' can be moved and set up axially with respect to the current roller 3.
  • Figure 2 shows an arrangement of the shielding tapes 9, 9 ', which has been chosen only to illustrate the variability of the setup of the shielding tapes 9, 9'. It shows the shielding tape 9 with its adjusting device 18 in a position that would be selected to create a relatively wide useful area N, here: to coat a relatively wide metal tape. In contrast, the shielding tape 9 'with its adjusting device 18' is shown in a position which would be selected to form a relatively narrow usable area N, here: for coating a much narrower metal tape.
  • the shielding tapes 9, 9 ' can be set up by means of their adjusting device 18, 18' via a correspondingly positioned photocell with which the respective width of a metal strip 15 to be coated on the current roller 3 is detected.
  • the adjusting devices 18, 18 'for setting up the shielding tapes 9, 9' are then controlled via a control device acted upon by such a photocell.
  • the shielding band 9' is supported with its supporting webs 10 'on the electrically conductive outside of the current roller 3. Only in the area of the drain grooves 11' is this edge portion of the current roller 3 in Due to the electrically non-conductive design of the shielding tape 9 ', however, this area of the current roller 3 is electrically shielded so that electrolytic coating of these edge sections is prevented.
  • the shielding tape 9' is brought into contact with the outside of the current using suitable tensioning means. roller 3. There is therefore sliding contact between the top of the current roller 3 and the shielding band 9 '.
  • the shielding bands 9, 9' are supported in the direction of rotation 4 of the current roller 3 at the end by a stop.
  • the shielding band 9 ' is supported on the anode holder 24 accommodated in the supporting wall 5, the shielding band 9' having a slidingly sealed contact for its ability to be set up in the longitudinal direction of the current roller 3.
  • the anode A is held in the anode holder 24.
  • the shielding tapes 9, 9 ' are pressed against the surface of the current roller 3 with pressure means which are supported on the anode holder 24.
  • An inflatable tube for example, can be provided as such pressure medium.
  • the side of the shielding tape 9 'facing the metal tape 15 carries a shoulder 25', the height of which is adapted to the thickness of the metal tape 15 to be received.
  • a projection 26' is formed, which projects on the outside over the outer edge region of the metal strip 15. Due to the protrusion 26 'projecting over the metal strip 15, a coating of the outermost edge region of the metal strip is reduced to a layer thickness of zero up to the strip edge, so that the current roller is not coated outside of the useful region N.
  • FIG. 4 shows the coating device 1, the coating device 1 now being set up for the production of electrolytic metal strips.
  • a metal strip to be coated is therefore not supplied via the deflection roller 16.
  • a metallic coating deposits on the cylindrical surface of the current roller 3, which is pulled off in the area of the current roller 3 emerging from the spacing space 6 by the rotation of the current roller 3 via the deflection roller 17.
  • the metal strip 28 produced in this way can then be continuously fed to a further processing or rolled up for intermediate storage.
  • the surface of the current roller 3 is conditioned in such a way that it is ensured that the metallic coating which forms on the current roller surface adheres only slightly and can therefore be removed easily.
  • the shielding strips 9, 9 ' are set up in such a way that the useful area N of the current roller corresponds to the width of the metal strip 28 to be produced. Due to the possibility of setting up the shielding tapes 9, 9 ', the device 1 is suitable for producing metal tapes of different widths.
  • the coating device 1 is suitable, without making changes, both for the one-sided electrolytic coating of metal strips and for the actual production of metal strips by means of electrolysis.
  • the variability with regard to the ability to be set up via the shielding tapes 9, 9 ′ enables the device 1 to be used universally. Compilation of the reference symbols

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Description

Vorrichtung zum Durchführen kontinuierlicher elektrolytischer Abscheidungsprozesse
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen kontinuierlicher elektrolytischer Abscheidungsprozesse umfassend eine rotierende katho- dische Stromrolle mit einer über ihre gesamte nutzbare Breite elektrisch leitenden Oberfläche und eine oder mehrere etwa konzentrisch zur Stromrolle mit Abstand angeordnete Anoden, wobei der zwischen der Stromrolle und der Anode befindliche Abstandsraum von einem das abzuscheidende Metall in gelöster Form enthaltenden Elektrolyten durchströmt ist, welcher Stromrolle in randlicher Anordnung Mittel zum Verhindern einer Beschichtung der bei elektrolytischen Abscheidungsprozessen von der Stromrolle ungenutzten Bereiche zugeordnet sind.
Eine Vorrichtung zur elektrolytischen Metallbandherstellung ist beispiels- weise aus der US-PS 2 044 415 bekannt. Eine angetriebene kathodische Stromrolle bildet mit konzentrisch zur zylindrischen Oberfläche der Stromrolle angeordneten Anoden, die die Stromrolle etwa in einem Winkel von 160 Grad umgebend angeordnet sind, einen Abstandsraum. Der Abstandsraum wird von dem das abzuscheidende Metall enthaltenden Elek- trolyten durchströmt. Bei einem Stromfluß scheidet sich dann das zunächst in gelöster Form in dem Elektrolyten enthaltene Metall auf der kathodischen Oberfläche der Stromrolle ab. Durch die rotierende Bewegung der Stromrolle kann die elektrolytische Beschichtung dann als Folie oder dünnes Metallband nach ihrem Austritt aus dem Elektrolyten abgezogen und nachfolgenden Bearbeitungsschritten kontinuierlich zugeführt werden. Bei dieser bekannten Stromrolle wird die gesamte Stromrollenbreite für die elektrolytischen Abscheidungsprozesse zum Bilden der Metallfolie verwendet. Damit die Stromrolle in ihrem Randbereich im Übergang zu ihren Stirnflächen einer elektrolytischen Beschichtung nicht unterworfen ist, welches zu einer Beschädigung derselben führen würde, wird ein im Querschnitt kreisförmiges Gummiband verwendet, welches sich auf der stirnseitigen Kante der Stromrolle und auf einem nicht leitenden, an der Stromrolle stirnseitig angeordneten Flansch abstützt. Dieses abdichtende Gummiband gewährleistet, daß ein Stromfluß zu den Stirnseiten der Stromrolle hin und somit eine elektrolytische Beschichtung dieser Bereiche verhindernd vermieden ist.
Durch die spaltbedingte randliche Verhinderung von elektrolytischen Ab- Scheidungen ist diese vorbekannte Vorrichtung lediglich zum Herstellen von Metallbändern oder -folien in einer einzigen Breite, nämlich der Breite der Stromrolle, geeignet. Für eine Herstellung von Metallbändern unterschiedlicher Breite ist diese Vorrichtung jedoch ungeeignet. Ebenfalls ist diese bekannte Vorrichtung nicht zum einseitigen elektrolytischen Be- schichten von Metallbändern vorgesehen.
Eine Vorrichtung zum einseitigen elektrolytischen Beschichten von Metallbändern ist aus der WO 94/10360 bekannt. Um die angetriebene kathodische Stromrolle ist kontaktierend ein außenseitig zu beschichtendes Me- tallband geführt. Dabei wird das Metallband über eine Umlenkrolle mit möglichst geringem Abstand zur Stromrolle dieser zugeführt und auf der gegenüberliegenden Seite über eine weitere Umlenkrolle nach der Beschichtung weitergeführt. Das Metallband durchläuft einen von einem Elektrolyten durchströmten Abstandsraum, in welchem das Metallband elektrolytisch beschichtet wird. Seitlich wird der durch die Bandoberfläche und die gegenüberliegend angeordnete Anode gebildete Abstandsraum durch Dichtungen begrenzt, die zur Anpassung an unterschiedliche Breiten von zu beschichtenden Metallbändern in Achsrichtung der Stromrolle einrichtbar sind. Diese Dichtungen stützen sich mit einem Dichtungsab- schnitt jeweils im Randbereich des zu beschichtenden Metallbandes ab. Diese sich abstützenden Dichtungsabschnitte kontaktieren die Oberfläche des zu beschichtenden Metallbandes in einem Umschlingungswinkel, der so groß ist, daß eine ausreichende Dichtigkeit beim Eintreten des Metallbandes in den Elektrolyten gegeben ist.
Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich unterschiedlich breite Metallbänder einseitig beschichten. Die bei schmalen Metallbandbreiten nicht genutzten Abschnitte der Stromrolle sind, da durch die Abdichtungsmaßnahme diese Abschnitte nicht mit Elektrolyt benetzt sind, vor elektrolyti- sehen Beschichtungen geschützt. Auch wenn mit dieser bekannten Vorrichtung eine unerwünschte elektrolytische Beschichtung der nicht genutzten Randbereiche der Stromrolle verhindert ist, so stellt sich insbe- sondere bei einer Beschichtung von sehr dünnen Metallbändern, etwa Folien, das Abstützen der Dichtungsabschnitte auf den Metallbändern als nachteilig dar. Gerade bei sehr dünnen zu beschichtenden Metallbändern hinterlassen diese Dichtungsabschnitte, an denen das zu beschichtende Metallband vorbeigezogen wird, Markierungen. Die Randabschnitte solcher Bänder oder Folien müssen dann in einem nachfolgenden Arbeitsschritt abgetrennt werden.
Mit einem Gegenstand gemäß der WO 94/10360 ist eine elektrolytische Metallbandherstellung nicht durchführbar.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung vorzuschlagen, bei der nicht nur der nutzbare Bereich der Stromrolle einrichtbar ist und die ungenutzten Bereiche der Stromrolle wirksam vor unerwünschten elektrolytischen Beschichtungen geschützt ist, sondern mit der sowohl eine elektrolytische Metallbandherstellung sowie eine einseitige elektrolytische Beschichtung von Metallbändern möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromrolle an jeder Seite ein von der Stirnseite über die zylindrische Oberfläche der Stromrolle ragendes Abschirmband aus einem elektrisch isolierendem Material zugeordnet ist, das zwischen der kathodischen Stromrolle und der oder den Anoden und angrenzend an den von der Stromrolle zu elek- trolytischen Abscheidungsprozessen genutzten Bereich (Nutzbereich), den bei dem Abscheidungsprozess ungenutzten Randbereich der Stromrolle elektrisch abschirmend und die Stromrolle zumindest in Füllhöhe des Elektrolyten umgebend angeordnet ist, wobei die jeweils zum Nutzbereich weisende Seite eines Abschirmbandes einen in diese Richtung weisen- den, sich über die Länge des Abschirmbandes erstreckenden Absatz aufweist.
Durch Vorsehen eines Abschirmbandes, zweckmäßigerweise eines biegsamen Bandes aus elektrisch nicht leitendem Material, welches die Strom- rolle im Bereich des Elektrolyten umgebend angeordnet ist, ist eine elektrisch wirksame Abschirmung zwischen der oder den Anoden, die zweckmäßigerweise unlöslich sind, und der von dem Abschirmband bedeckten Abschnitte der als Kathode dienenden Stromrolle geschaffen. Ein elektrischer Stromfluß zwischen der Anode und der Kathode findet daher nur im Nutzbereich der Stromrolle und somit in den von den Abschirmbändern nicht bedeckten Bereichen statt, so daß eine elektrolytische Beschichtung auf den jeweiligen Nutzbereich der Stromrolle beschränkt ist. In den von den Abschirmbändern bedeckten Abschnitten findet ein Stromfluß und somit auch eine elektrolytische Bechichtung dagegen nicht statt. Um zu gewährleisten, daß auch im zum Nutzbereich weisenden Randbereich eines Abschirmbandes eine erhöhte elektrolytische Beschichtung der Stromrollenoberfläche verhindert ist, weist dieses einen zur Stromrolle gerichteten Absatz auf. Dadurch wird auch erreicht, daß in den äußeren Randabschnitten des herzustellenden oder zu beschichtenden Metallbandes eine randlich ausdünnende Schichtdicke besteht, die bis zur Bandkante auf null verringert ist, so daß auch keine Beschichtung der Strom- rolle außerhalb des Nutzbereichs erfolgt.
Der Nutzbereich der Stromrolle kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, daß für unterschiedliche Abscheidungsprozesse unterschiedlich breite Abschirmbänder randlich die Stromrolle abschirmend vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sowohl zur elektrolytischen Herstellung von Metallbändern oder -foiien sowie zum einseitigen elektrolytischen Beschichten von Metallbändern geeignet, da die Vorrichtung zum Schütze der nicht genutzten Stromrollenabschnitte das Prinzip der elektrischen Abschirmung und nicht das Prinzip einer Flüssigkeitsabdichtung, wie beispielsweise beim Gegenstand der WO 94/10360 verwendet, benutzt. Bei einer einseitigen elektrolytischen Beschichtung von Metallbändern greift der Randbereich des zu beschichtenden Metallbandes in den zum Nutzbereich weisenden Absatz der Abschirmbänder ein, so daß die seitliche Kante des Metallbandes bereits so weit elektrisch abgeschirmt ist, daß eine übermäßige Beschichtung dieser Metallbandabschnitte und eine Beschichtung der Stromrolle in denjenigem Abschnitt vor einer elektrolytischen Beschichtung geschützt ist, der unmittelbar an den vom zu beschichtenden Metallband bedeckten Bereich grenzt.
Zweckmäßigerweise sind die beiden zur Abschirmung verwendeten bieg- samen Abschirmbänder jeweils über die Stirnseite der kathodischen Stromrolle hinausragend angeordnet. Die über die Stirnseiten hinausragenden Abschnitte können verwendet werden, um die beiden Abschirmbänder bezüglich der Breite des Nutzbereichs der Stromrolle und somit an die Breite des abzuschirmenden Randabschnittes der Stromrolle angepaßt einzurichten. Mit diesen Abschirmbändern kann somit die Nutzbreite der Stromrolle durch Verschieben der Abschirmbänder an die jeweilig gewünschte Breite des Nutzbereiches eingerichtet werden, ohne daß ein Wechsel der Abschirmbänder erfolgen muß.
An seiner zur Stromrolle gerichteten Seite weist ein sich an der Oberfläche der Stromrolle abstützendes Abschirmband zweckmäßigerweise Stützstege und wechselweise mit den Stützstegen angeordnete Ablaufnuten auf. Durch die Ablaufnuten wird neben einem unmittelbar in den Abstandsraum reichenden Elektrolytauslauf auch auf diesem Wege Elektrolyt aus dem Abstandsraum abgeführt. Darüberhinaus erfolgt, insbesondere bei zu beschichtenden dünnen Metallbändern, wie etwa Folien, durch den entstehenden Sog ein Anpressen der Folie vor allem in ihrem Randbereich an die Stromrolle, wodurch eine bestimmungsgemäße Fixie- rung der Folie an der Stromrolle begünstigt ist.
Vorzugsweise sind jedem Abschirmband an seiner von dem Nutzbereich der Stromrolle wegweisenden, über die Stirnseite der Stromrolle hinausragenden Seite Rückhaltemittel zugeordnet, die mit einer Verstellvorrich- tung zum Einrichten der Bänder bezüglich der Breite des jeweils abzuschirmenden Stromrollenrandes im Eingriff stehen. In einem Ausführungsbeispiel sind als Rückhaltemittel voneinander beabstandete Stege, in Reihe angeordnet vorgesehen, die in einer etwa komplementär ausgebildeten Aufnatimenut eines Aufnahmestückes gehalten sind. Dabei ist die Beabstandung der Stege gewählt, um ein Einfädeln eines Abschirmbandes in ein solches Aufnahmestück zu erleichtern. Zweckmäßigerweise steht ein solches Aufnahmestück mit Kolben-Zylinderanordnungen im Eingriff, mit denen die Einrichtung eines Abschirmbandes bezüglich der Breite der abzuschirmenden Stromrollenabschnitte erfolgt. Jedoch sind auch andere Mittel zum Einrichten des Aufnahmestückes, wie etwa Spindeln, gegebenenfalls motorisch angetrieben, denkbar. Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung sind Bestandteil der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum einseitigen elektrolytischen Beschichten von Metallbändern entlang der Linie A-B der Figur 2,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung der Figur 1 entlang der Linie C-D der Figur 1 ,
Fig. 3 eine Detailvergrößerung des mit „X" gekennzeichneten Bereiches der Figur 2 und
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Darstellung der Figur 1 einer
Vorrichtung zur elektrolytischen Metallbandherstellung.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum einseitigen elektrolytischen Beschichten von Metallbändern (Beschichtungsvorrichtung) 1. Die Beschichtungs- Vorrichtung umfaßt eine Wanne 2, in der eine kathodische Stromrolle 3 drehbar gelagert ist. Die Drehrichtung der Stromrolle 3 ist durch den Pfeil 4 angedeutet. Bei der Stromrolle 3 handelt es sich um eine ungeteilte Stromrolle, deren zylindrische Oberfläche über die gesamte Breite der Stromrolle 3 elektrisch leitend ausgebildet ist. Durch Vorsehen einer sol- chen ungeteilten Stromrolle 3 sind insbesondere bei einer Beschichtung von dünnen Metallbändern auftretende Markierungen, wie sie bei geteilten Stromrollen auftreten, vermieden. Die notwendigen Anoden sind bei dem in Figur 1 dargestellten Schnitt nicht erkennbar; diese befinden sich hinter einer Stützwand 5. Bei den verwendeten Anoden handelt es sich um un- lösliche Anoden. Der durch die Oberfläche der Stromrolle 3 und die Anoden gebildete Abstandsraum 6 ist von einem Elektrolyten durchströmt, der kontinuierlich über eine Elektrolytzuführung 7 in den Abstandsraum 6 eingebracht und über die Vorrichtung 7' abgezogen wird. Die Zuführrichtung des Elektrolyten ist durch den Pfeil 8 angedeutet. Die Strömungs- richtung des Elektrolyten ist somit gleichsinnig bezüglich der Drehrichtung 4 der Stromrolle 3. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Strömungsrichtung des Elektrolyten entge- gengesetzt zur Drehrichtung 4 der Stromrolle 3 vorgesehen ist. Randlich ist der Abstandsraum 6 durch jeweils ein Abschirmband 9, 9' begrenzt, von denen in Figur 1 nur das Abschirmband 9 erkennbar ist. Die zur Stromrolle 3 weisende Seite des Abschirmbandes 9 ist durch wechselwei- se angeordnete Stützstege 10 und Ablaufnuten 11 strukturiert ausgebildet. Mit den Stützstegen 10 stützt sich das Abschirmband 9 an der abzuschirmenden Oberfläche der Stromrolle 3 ab. Die Ablaufnuten 11 dienen zum Ablaufen des in dem Abstandsraum 6 befindlichen Elektrolyten und münden außenseitig jeweils in einen Sammler 12. Im Tiefsten eines Sammlers 12 ist jeweils ein Auslauf 13 angeordnet, aus dem gemäß dem Pfeil 14 der aus den Ablaufnuten 11 ausgetretene Elektrolyt abgezogen wird.
Ein zu beschichtendes Metallband 15 wird an einer ersten Umlenkrolle 16 zum Zuführen desselben in den Abstandsraum 6 umgelenkt. Dabei ist vorgesehen, daß das Metallband 15 bereits vor seinem Eintritt in den mit dem Elektrolyten befüllten Abstandsraum 6 die Oberseite der kathodischen Stromrolle 3 kontaktiert. Beim Durchlaufen des Abstandsraumes erfolgt dann auf der Außenseite des Metallbandes 15 die gewünschte Be- Schichtung. Das nach Durchlaufen der Beschichtungsvorrichtung 1 beschichtete Metallband 15' wird über eine zweite Umlenkrolle 17 weitergeführt.
Aus dem in Figur 2 gezeigten Längsschnitt der Beschichtungsvorrichtung 1 wird die Anordnung der beiden Abschirmbänder 9, 9' in Bezug auf den Nutzbereich N der Stromrolle 3 deutlich. Der obere Teil des Längsschnittes der Figur 2 zeigt die Abschirmbänder 9, 9', die im Bereich jeweils eines Stützsteges 10, 10' während die Abschirmbänder 9, 9' im unteren Teil dieses Längsschnittes im Bereich jeweils einer Ablaufnut 11 , 11 ' ge- schnitten dargestellt sind. Die Abschirmbänder 9, 9' weisen eine Breite auf, bei der gewährleistet ist, daß auch bei dem zu beschichtenden Metallband mit geringster Breite diese stirnseitig über die Stromrolle 3 hinausragen. Mit diesen, über die Stirnseite der Stromrolle 3 hinausragenden Endabschnitten stehen die Abschirmbänder 9, 9' jeweils mit einer Ver- Stellvorrichtung 18, 18' im Eingriff, mittels der die Abschirmbänder 9, 9' bezüglich der Breite des von der Stromrolle 3 abzuschirmenden Randabschnittes einrichtbar sind. Zu diesem Zweck weisen die Abschirmbänder 9, 9' außenseitig jeweils Rückhaltestege 19, 19' auf, die in eine entsprechend geformte Aufnahme 20, 20' eines Aufnahmestückes 21 , 21' eingreifen. Bei den Rückhaltestegen 19, 19' handelt es sich um eine Vielzahl voneinander beabstandeter einzelner Stege.
Im Bereich des über die Stirnseite der Stromrolle 3 hinausragenden Abschnittes der Abschirmbänder 9, 9' sind in den Ablaufnuten 11 , 11' Ablauföffnungen 22, 22' eingebracht, damit heraustretender Elektrolyt durch diese Ablauföffnungen 22, 22' in die darunter angeordneten Sammler 12, 12' ablaufen kann.
Die Versteilvorrichtungen 18, 18' umfassen jeweils zwei Kolben- Zylinderanordnungen, die sich an der Wanne 2 abstützen, mittels denen die Aufnahmestücke 21 , 21' axial bezüglich der Stromrolle 3 bewegbar und einrichtbar sind. Figur 2 zeigt eine Anordnung der Abschirmbänder 9, 9', die lediglich zur Illustration der Variabilität der Einrichtbarkeit der Abschirmbänder 9, 9' gewählt worden ist. Darin ist das Abschirmband 9 mit seiner Verstellvorrichtung 18 in einer Stellung gezeigt, die zur Erstellung eines relativ breiten Nutzbereiches N, hier: zur Beschichtung eines relativ breiten Metallbandes gewählt werden würde. Dagegen ist das Abschirmband 9' mit seiner Verstellvorrichtung 18' in einer Stellung gezeigt, die zur Bildung eines relativ schmalen Nutzbereiches N, hier: zum Beschichten eines sehr viel schmaleren Metallbandes, gewählt werden würde. In beiden Fällen ist gewährleistet, daß die von dem Metallband nicht benutzten Bereiche der Stromrolle 3 durch die Abschirmbänder 9, 9' elektrisch abgeschirmt sind und somit keiner elektrolytischen Beschichtung unterliegen. Im Normalfall sind die Abschirmbänder 9, 9' jedoch bezüglich der Mittellinie 23 der Stromrolle 3 zentriert angeordnet.
Die Einrichtung der Abschirmbänder 9, 9' mittels ihrer Verstellvorrichtung 18, 18' kann über eine entsprechend positionierte Fotozelle erfolgen, mit der die jeweilige Breite eines zu beschichtenden Metallbandes 15 auf der Stromrolle 3 erfaßt wird. Über eine von einer solchen Fotozelle beaufschlagte Steuereinrichtung werden dann die Verstellvorrichtungen 18, 18' zum Einrichten der Abschirmbänder 9, 9' angesteuert.
Besonders deutlich wird die Anordnung der Abschirmbänder 9, 9' aus der in Figur 3 dargestellten Ausschnittsvergrößerung „X" des Abschirmbandes 9'. Das Abschirmband 9' stützt sich mit seinen Stützstegen 10' an der elektrisch leitend ausgebildeten Außenseite der Stromrolle 3 ab. Lediglich im Bereich der Ablaufnuten 11 ' steht auch dieser Randabschnitt der Stromrolle 3 in Kontakt mit dem Elektrolyten. Durch die elektrisch nicht leitende Ausbildung des Abschirmbandes 9' ist dieser Bereich der Stromrolle 3 jedoch elektrisch abgeschirmt, so daß eine elektrolytische Beschichtung dieser Randabschnitte verhindert ist. Das Abschirmband 9' wird mit geeigneten Spannmitteln in Kontakt zur Außenseite der Strom- rolle 3 gehalten. Zwischen der Oberseite der Stromrolle 3 und dem Abschirmband 9' besteht daher ein gleitender Kontakt. Die Abschirmbänder 9, 9' stützen sich in Drehrichtung 4 der Stromrolle 3 endseitig an einem Anschlag ab.
Außenseitig stützt sich das Abschirmband 9' an der in der Stützwand 5 aufgenommenen Anodenhalterung 24 ab, wobei das Abschirmband 9' für seine Einrichtbarkeit in Längsrichtung der Stromrolle 3 einen gleitend abgedichteten Kontakt aufweist. In der Anodenhalterung 24 ist die Anode A gehalten.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Abschirmbänder 9, 9' mit sich an der Anodenhalterung 24 abstützenden Druckmitteln gegen die Oberfläche der Stromrolle 3 gedrückt werden. Als solches Druckmittel kann beispielsweise ein aufblasbarer Schlauch vorgesehen sein.
Die zum Metallband 15 weisende Seite des Abschirmbandes 9' trägt einen Absatz 25', dessen Höhe an die Dicke des aufzunehmenden Metallbandes 15 angepaßt ist. Durch den Absatz 25' ist ein Vorsprung 26', der außenseitig über den äußeren Randbereich des Metallbandes 15 ragt, gebildet. Durch den über das Metallband 15 ragenden Vorsprung 26' wird eine Beschichtung des äußersten Randbereiches des Metallbandes bis zur Bandkante auf eine Schichtdicke von null verringert, so daß auch keine Beschichtung der Stromrolle außerhalb des Nutzbereichs N erfolgt.
Aus der Anordnung des Abschirmbandes 9' wird deutlich, daß mit diesem eine wirksame elektrische Abschirmung der nicht von dem Metallband 15 bedeckten Bereiche der Stromrolle 3 erzielt wird, ohne daß Mittel zum Erzielen einer Flüssigkeitsabdichtung zum Fernhalten des Elektrolyten von diesem Bereich vorgesehen werden müssen. Insbesondere wird aus Figur 3 deutlich, daß das Metallband 15 frei in dem Absatz 25', ohne Kontakt zu dem Abschirmband 9' geführt ist.
In Figur 4 ist die Beschichtungsvorrichtung 1 abgebildet, wobei die Beschichtungsvorrichtung 1 nunmehr zur elektrolytischen Metallbandherstellung eingerichtet ist. Die Zuführung eines zu beschichtenden Metall- bandes über die Umlenkrolle 16 erfolgt daher nicht. Bei einem Stromfluß scheidet sich auf der zylindrischen Oberfläche der Stromrolle 3 ein metallischer Belag ab, der im Bereich des Austretens der Stromrolle 3 aus dem Abstandsraum 6 durch die Rotation der Stromrolle 3 von dieser über die Umlenkrolle 17 abgezogen wird. Das auf diese Weise hergestellte Metall- band 28 kann dann einer weiteren Bearbeitung kontinuierlich zugeführt oder zur Zwischenlagerung aufgerollt werden. Die Oberfläche der Stromrolle 3 ist zu diesem Zweck derart konditioniert, daß gewährleistet ist, daß der sich bildende metallische Belag auf der Stromrollenoberfläche nur gering anhaftet und somit ohne weiteres abgezogen werden kann.
Zur Einrichtung der gewünschten Breite des herzustellenden Metallbandes werden die Abschirmbänder 9, 9' so eingerichtet, daß der Nutzbereich N der Stromrolle der Breite des herzustellenden Metallbandes 28 entspricht. Durch die Möglichkeit des Einrichtens der Abschirmbänder 9, 9' ist die Vorrichtung 1 zur Herstellung unterschiedlich breiter Metallbänder geeignet.
Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen wird deutlich, daß die Beschichtungsvorrichtung 1 ohne Durchführung von Änderungen sowohl zur einseitigen elektrolytischen Beschichtung von Metallbändern als auch zum eigentlichen Herstellen von Metallbändern mittels Elektrolyse geeignet ist. Die Variabilität bezüglich der Einrichtbarkeit über die Abschirmbänder 9, 9' ermöglicht einen universellen Einsatz der Vorrichtung 1. Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 Beschichtungsvorrichtung
Wanne
3 Stromrolle
Pfeil
5 Stützwand
6 Abstandsraum
7 Elektrolytzuführung
8 Pfeil
9, 9' Abschirmband
10, 10' Stützsteg
11 , 11' Ablaufnut
12, 12' Sammler
13 Auslauf
14 Pfeil
15 Metallband
16 Umlenkrolle
17 Umlenkrolle
18, 18' Verstellvorrichtung
19, 19' Rückhaltesteg
20, 20' Aufnahme
21 , 21 ' Aufnahmestück
22, 22' Ablauföffnung
23 Mittellinie
24 Anodenhalterung
25' Absatz
26' Vorsprung
27' Randspalt
28 Metallband
A Anode
N Nutzbereich der Stromrolle

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Durchführen kontinuierlicher elektrolytischer Ab- Scheidungsprozesse umfassend eine rotierende kathodische
Stromrolle (3) mit einer über ihre gesamte nutzbare Breite elektrisch leitenden Oberfläche und eine oder mehrere etwa konzentrisch zur Stromrolle (3) mit Abstand angeordneten Anode (A), wobei der zwischen der Stromrolle (3) und der Anode (A) befindliche Abstandsraum (6) von einem das abzuscheidende Metall in gelöster Form enthaltenden Elektrolyten durchströmt ist, welcher Stromrolle (3) in randlicher Anordnung Mittel zum Verhindern einer Beschichtung der bei elektrolytischen Abscheidungsprozessen von der Stromrolle (3) ungenutzten Bereiche zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrolle (3) an jeder Seite ein von der
Stirnseite über die zylindrische Oberfläche der Stromrolle (3) ragendes Abschirmband (9, 9') aus einem elektrisch isolierendem Material zugeordnet ist, das zwischen der kathodischen Stromrolle (3) und der oder den Anoden (A) und angrenzend an den von der Stromrolle zu elektrolytischen Abscheidungsprozessen genutzten
Bereich (Nutzbereich) (N), den bei dem Abscheidungsprozess ungenutzten Randbereich der Stromrolle (3) elektrisch abschirmend und die Stromrolle (3) zumindest in Füllhöhe des Elektrolyten umgebend angeordnet ist, wobei die jeweils zum Nutzbereich (N) wei- sende Seite eines Abschirmbandes (9, 9') einen in diese Richtung weisenden, sich über die Länge des Abschirmbandes (9, 9') erstreckenden Absatz (25') aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschirmband (9, 9') mit seiner vom Nutzbereich (N) wegweisenden Seite über die seitliche Stirnfläche der Stromrolle (3) hinausragend angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Abschirmband (9, 9') an der abzuschirmenden Oberfläche der Stromrolle (3) abstützt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmband (9, 9') an seiner zur Stromrolle (3) weisenden Seite quer zur Bandlänge ausgerichtete Stützstege (10, 10') und wechselweise mit diesen angeordnete Ablaufnuten (11 , 11') aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufnuten (1 1 , 1 1 ') im Bereich ihrer Auslaufenden Ablauföffnungen (22, 22') aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Abschirmband (9, 9') außenseitig abgedichtet an einer Aufnahme (24) zur Halterung der Anoden (A) abstützt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abschirmband (9, 9') an seiner stirnseitig über die Stromrolle (3) hinausragenden Seite Rückhaltemittel (19, 19') aufweist, die mit einer Verstellvorrichtung (18, 18') zum Einrichten der Abschirmbänder (9, 9') bezüglich der Breite des jeweils abzuschirmenden Stromrollenrandes im Eingriff stehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verstellvorrichtung (18, 18') ein teilringförmiges Aufnahmestück (21 , 21 ') umfaßt, in dessen zur Stromrolle (3) weisenden Seite eine Aufnahmenut (20, 20') zur Aufnahme des äußeren Randes des Abschirmbandes (9, 9') mit seinen Rückhaltemitteln (19, 19') angeordnet ist, welches Aufnahmestück (21 , 21 ') in Achsrichtung der Stromrolle (3) einrichtbar angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstellvorrichtung (18, 18') zum achsialen Einrichten eines Aufnahmestückes (21 , 21 ') zwei Kolben-Zylinderanordnungen umfaßt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltemittel Stege (19, 19') sind, die in Abständen voneinander in Längsrichtung des Abschirmbandes (9, 9') an dessen äußerem Rand von der Bandfläche abragend angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Stromrolle (3) weisende Seite jedes Abschirmbandes (9, 9') zumindest im Bereich der mit der Stromrolle (3) kontaktierenden Abschnitte reibungsmindernd beschichtet ist.
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