EP1348044A1 - Device and method for electrochemically treating a band-shaped product - Google Patents

Device and method for electrochemically treating a band-shaped product

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EP1348044A1
EP1348044A1 EP01991703A EP01991703A EP1348044A1 EP 1348044 A1 EP1348044 A1 EP 1348044A1 EP 01991703 A EP01991703 A EP 01991703A EP 01991703 A EP01991703 A EP 01991703A EP 1348044 A1 EP1348044 A1 EP 1348044A1
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contact
electrodes
contact electrode
electrode
goods
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EP01991703A
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Abstract

The invention relates to the electrochemical treatment of a band-shaped product on continuous conveyor belts. Said method is particularly advantageous as it is capable of treating electrically conductive and mutually insulated structures on electrically non-conductive substrates. Electric contacting of the surfaces which are to be treated occurs by means of contacts (4) which are disposed in the form of strips on the lateral surface of a rotating, cylindrically shaped contact electrode (30). Counter electrodes (7) are disposed between each contact strip (3). The band-shaped product (1) is wound around the contact electrode (30). The electrically contacted surface of the product (1) and the counter electrode (7) respectively form temporary electrolytic small cells (9), wherein the product (1) is electrochemically treated.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum elektrochemischen Behandeln von bandförmigem Gut Device and method for the electrochemical treatment of strip material
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum ein- oder beidseiti- gen elektrolytischen Behandeln von bandförmigem Gut von Rolle zu Rolle in Durchlaufanlagen oder in Bandanlagen. Das Gut kann an der gesamten Oberfläche vollständig elektrisch leitfähig sein. Bei der bevorzugten Anwendung handelt es sich um ein elektrisch isolierendes Gut, das an der Oberfläche mit elektrisch leitfähigen und gegeneinander isolierten Strukturen versehen ist. Derartiges Gut kommt zum Beispiel in der Leiterfolien-Technik und in der SmartCard-Technik vor. Meist handeit es sich um Bänder, die mit Löchern versehen sind. Die Erfindung eignet sich zum elektrochemischen Metallisieren, Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von Gut. Es werden Elektrolyten mit und ohne Redoxsystem verwendet. Nachfolgend wird die Erfindung zur Vereinfachung der Beschreibung nur noch am Beispiel der Metallisierung des Gutes beschrieben. Dafür sind auch in den Figuren die Polaritäten der Elektroden eingetragen.The invention relates to a device and a method for the one- or two-sided electrolytic treatment of strip-like material from roll to roll in continuous systems or in belt systems. The material can be completely electrically conductive on the entire surface. The preferred application is an electrically insulating material which is provided on the surface with electrically conductive and mutually insulated structures. This kind of good occurs, for example, in conductor foil technology and in smart card technology. Most of the time, these are tapes with holes. The invention is suitable for electrochemical metallization, etching, oxidizing and reducing goods. Electrolytes with and without a redox system are used. To simplify the description, the invention is described below using the example of the metallization of the goods. For this purpose, the polarities of the electrodes are also entered in the figures.
Bei der elektrolytischen Bandbehandlung von Rolle zu Rolle ist das elektrische Kontaktieren des Gutes über elektrisch leitfähige und rotierende Kontaktwalzen Stand der Technik. Diese Kontaktierung setzt jedoch voraus, dass mindestens die zu behandelnde Oberfläche des Gutes vollflächig und für den Galvanisierstrom ausreichend elektrisch leitfähig ist. Dies ist z.B. bei Sputterschichten auf einem elektrisch nichtleitenden Substrat nicht der Fall. Diese sehr dünnen metallischen Schichten erlauben von daher nur die Anwendung von unwirtschaft- lieh niedrigen Galvanisierstromdichten.In the case of electrolytic belt treatment from roll to roll, the electrical contacting of the goods via electrically conductive and rotating contact rollers is state of the art. However, this contact requires that at least the surface of the goods to be treated is full-surface and is sufficiently electrically conductive for the electroplating current. This is not the case, for example, with sputter layers on an electrically non-conductive substrate. These very thin metallic layers therefore only allow the use of uneconomically low electroplating current densities.
Ist die zu behandelnde, elektrisch leitfähige Oberfläche auf einem elektrisch nichtleitenden Substrat strukturiert aufgebracht, z.B. durch Laserstrukturierung oder Ätzen, so ist die bekannte elektrische Kontaktierung der Oberfläche über die Kontaktwalzen nicht anwendbar. Die elektrolytisch zu behandelnde Oberfläche besteht in diesem Falle aus vielen gegenseitig elektrisch isolierten Flächen. Bei diesen Flächen handelt es sich z.B. in der Leiterplattentechnik um einzelne Leiterzüge oder Pads. Derartige isolierte Flächen werden bisher chemisch bearbeitet. Insbesondere das chemische Metallisieren ist kostenintensiv und kritisch in der Badführung und in der Abwasserbehandlung. Oft wird auch der Badbehälter störend metallisiert. Dies hat zur Folge, dass derartige chemische Anlagen in der Praxis nach wenigen Tagen Betriebszeit gereinigt und von Wildwuchs befreit werden müssen.Is the electrically conductive surface to be treated applied in a structured manner on an electrically non-conductive substrate, e.g. by laser structuring or etching, the known electrical contacting of the surface via the contact rollers cannot be used. In this case, the surface to be treated electrolytically consists of many mutually electrically insulated surfaces. These areas are e.g. in circuit board technology around individual conductor tracks or pads. Insulated surfaces of this type have hitherto been processed chemically. Chemical metallization in particular is cost-intensive and critical in bath management and wastewater treatment. The bathroom container is also often disruptively metallized. As a result, such chemical plants have to be cleaned and freed from wild growth after a few days of operation.
In der noch nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 100 43 817.2 werden eine Anordnung und ein Verfahren beschrieben, die zur elektrochemischen Behand- lung von elektrisch wenig leitfähigen Vollflächen geeignet sind. Desgleichen sind sie auch geeignet zur elektrochemischen Behandlung von elektrisch leitfähigen und gegenseitig isolierten Strukturen auf einem isolierenden Substrat. Dabei kann es sich um ein plattenförmiges Gut oder um Formteile sowie um flexible Bänder handeln, die von Rolle zu Rolle gewickelt werden. Eine der Oberflächen- form des Gutes angepaßte Kontaktelektrode wird an das zu behandelnde Gut zyklisch angedrückt, wobei elektrolytische Kleinzellen gebildet werden. Hierzu wird die Oberfläche des Gutes von Kontaktstreifen elektrisch kontaktiert. Die Kontaktstreifen sind bis auf die eigentliche Kontaktfläche elektrisch isoliert. Zwischen den Kontaktstreifen sind etwas zurückversetzt die Gegenelektroden streifenförmig angeordnet. Im Falle des Galvanisierens sind diese Gegenelektroden die Anoden. Es werden bevorzugt unlösliche Anoden verwendet. Die Kontaktelektrode und die Verfahren zur Herstellung derselben werden in der noch nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE 100 43 816.4 beschrieben. Es lassen sich Kontaktelektroden mit sehr kleinen Abmessungen der Kontaktstreifen und der Gegenelektroden herstellen. Beispielsweise mit Abmessungen und gegenseitigen Abständen in der Größenordnung von Leiterzugbreiten, wie sie in der Leiterplattentechnik und in der Wafertechnik vorkommen, das heißt, weniger als ein Millimeter. Auch mit deutlich größeren Abmessungen und gegenseitigen Abständen bis zu einigen Dezimetern sind sie herstellbar. Bei der Anwendung der genannten Erfindungen wird die Kontaktelektrode mittels eines Bewegungsorganes an die zu behandelnde Oberfläche angedrückt. Hierbei wird entweder der Transport des Gutes angehalten oder die Kontaktelektrode bewegt sich in angedrücktem Zustand eine kurze Strecke mit dem Gut synchron mit. Anschließend wird die Kontaktelektrode ohne Gut zurück bewegt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend. Eine oder mehrere Kontaktelektroden sind an der Behandlung des Gutes beteiligt. Bei bandförmigem, flexiblem Gut von Rolle zu Rolle ist das Anhalten des Transportes, insbesondere wenn es sich um große und schwere Rollen handelt, technisch aufwendig. Ebenfalls technisch aufwendig ist die beschriebene mitfliegende Behandlung des Gutes.In the not yet published document DE 100 43 817.2, an arrangement and a method are described which are suitable for the electrochemical treatment of solid surfaces that are not very conductive. They are also suitable for the electrochemical treatment of electrically conductive and mutually insulated structures on an insulating substrate. This can be a plate-like product or molded parts as well as flexible tapes that are wound from roll to roll. A contact electrode which is adapted to the surface shape of the material is pressed cyclically onto the material to be treated, small electrolytic cells being formed. For this purpose, the surface of the goods is electrically contacted by contact strips. The contact strips are electrically insulated except for the actual contact area. Between the contact strips, the counter electrodes are set back in a strip shape. In the case of electroplating, these counter electrodes are the anodes. Insoluble anodes are preferably used. The contact electrode and the method for producing the same are described in the not yet published document DE 100 43 816.4. Contact electrodes with very small dimensions of the contact strips and the counter electrodes can be produced. For example, with dimensions and mutual distances on the order of the conductor widths as they occur in printed circuit board technology and in wafer technology, that is, less than one millimeter. They can also be manufactured with significantly larger dimensions and mutual distances of up to a few decimeters. When using the inventions mentioned, the contact electrode is pressed onto the surface to be treated by means of a movement member. In this case, either the transport of the goods is stopped or the contact electrode moves synchronously with the goods for a short distance when pressed. Then the contact electrode is moved back without good. This process is repeated continuously. One or more contact electrodes are involved in the treatment of the goods. In the case of band-shaped, flexible goods from roll to roll, stopping the transport, in particular if the rolls are large and heavy, is technically complex. The in-flight treatment of the goods described is also technically complex.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die geeignet sind, flexibles, bandförmiges Gut von Rolle zu Rolle in Durchlaufanlagen unter Verringerung des in den genannten Druckschriften beschriebenen technischen Aufwandes elektrochemisch zu behandeln. Gelöst wird die Aufgabe durch die in Patentanspruch 1 beschriebene Vorrichtung und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 14.The object of the present invention is to provide a device and a method which are suitable for electrochemically treating flexible, strip-like material from roll to roll in continuous systems, while reducing the technical outlay described in the cited documents. The object is achieved by the device described in claim 1 and by the method according to claim 14.
In einem elektrolytischen Bad, auch Arbeitsbehälter genannt, befinden sich erfindungsgemäß im wesentlichen walzenförmige, rotierende Kontaktelektroden, die nachfolgend kurz als Kontaktelektroden bezeichnet werden. Die mit einem Rotationsantrieb verbundenen Kontaktelektroden werden vom zu behandelnden bandförmigen Gut teilweise umschlungen. Die Rotation kann z.B. auch mittels einer Perforation im bandförmigen Gut auf die mit entsprechenden Erhöhungen ausgebildeten Kontaktelektroden übertragen werden. Der Bandantrieb befindet sich in diesem Falle außerhalb des Arbeitsbehälters. Infolge der Transportzugkraft werden die nicht isolierten Kontaktflächen der Kontaktstreifen an die Oberflächen des Gutes angedrückt. Dies führt zur elektrischen Kontaktierung der zu behandelnden Oberflächen, unabhängig davon, ob diese vollflächig oder strukturiert sind. Die Oberflächenbereiche des Gutes zwischen jeweils zwei Kontaktstreifen und den dazwischen befindlichen Gegenelektroden bilden elektrolytische Kleinzellen, die über Stromleiter und zweipolige, rotierende Stromübertragungseinrichtungen mit mindestens einer Badstromquelle elektrisch verbunden sind. Bei den Badstromquellen kann es sich um Gleichstrom, um unipolaren Pulsstrom oder um bipolaren Pulsstrom handeln. Die Kontaktelektroden befinden sich mindestens teilweise, bevorzugt vollständig unter dem Badspiegel des Elektrolyten. Dadurch sind die Kleinzellen bei Rotation der Kontaktelektroden mit Elektrolyt gefüllt, der sich bei jeder Umdrehung austauscht. Im Bereich des Umschlingungswinkels des Gutes um die Kontaktelektrode findet die elektrochemische Behandlung statt. Die Bandführung um diese Elektroden und um Umlenkwalzen wird so ausgeführt, daß bedarfsweise eine einseitige oder eine beidseitige Behandlung des Gutes erfolgt. Die durch den Transport auftretende Bandzugkraft erlaubt die Verwendung von metallisch harten Kontakten. Sie bewirken einen sehr guten elektrischen Kontakt.According to the invention, in an electrolytic bath, also called a working container, there are essentially roller-shaped, rotating contact electrodes, which are referred to below as contact electrodes. The contact electrodes connected to a rotary drive are partially wrapped around the strip-like material to be treated. The rotation can, for example, also by means of a perforation in the band-like material with the corresponding elevations trained contact electrodes are transferred. In this case, the belt drive is located outside the work container. As a result of the transport tractive force, the non-insulated contact surfaces of the contact strips are pressed against the surfaces of the goods. This leads to electrical contacting of the surfaces to be treated, regardless of whether they are full-area or structured. The surface areas of the goods between each two contact strips and the counter electrodes located between them form small electrolytic cells which are electrically connected to at least one bath current source via current conductors and two-pole, rotating current transmission devices. The bath current sources can be direct current, unipolar pulse current or bipolar pulse current. The contact electrodes are at least partially, preferably completely, below the bath level of the electrolyte. As a result, when the contact electrodes rotate, the small cells are filled with electrolyte, which exchanges with each revolution. The electrochemical treatment takes place in the area of the wrap angle of the goods around the contact electrode. The tape is guided around these electrodes and around deflecting rollers in such a way that, if necessary, the material is treated on one or both sides. The belt tension due to transport allows the use of hard metal contacts. They cause very good electrical contact.
Die Kontakte der Kontaktstreifen können aus einem harten, elektrisch leitfähigen Werkstoff bestehen, z.B. aus Metall. Sie können vorteilhaft auch aus einem elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff bestehen, z.B. aus einem mit Metallpulver angereicherten Elastomer, das sich an Unebenheiten des Gutes besonders zuverlässig anlegt und elektrisch kontaktiert.The contacts of the contact strips can consist of a hard, electrically conductive material, e.g. made of metal. They can advantageously also consist of an elastic and electrically conductive material, e.g. Made of an elastomer enriched with metal powder, which attaches particularly reliably to unevenness in the goods and makes electrical contact.
Zur Herstellung der Kontaktelektroden wird auf die oben genannte Druckschrift DE 100 43 816.4 verwiesen. Die dort überwiegend für ebene Kontaktelektroden beschriebenen Herstellungsverfahren sind grundsätzlich auch zur Herstellung von walzenförmigen Kontaktelektroden geeignet. Im wesentlichen findet hier zur Herstellung eine rotierende Bearbeitung wie, z.B. Drehen, Fräsen, Rundschleifen, Erodieren, Ätzen oder Beschichten statt. Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen in schematischer und nicht proportionaler DarstellungFor the manufacture of the contact electrodes, reference is made to the above-mentioned document DE 100 43 816.4. The production methods described there mainly for flat contact electrodes are also fundamentally suitable for the production of cylindrical contact electrodes. Rotary processing such as turning, milling, cylindrical grinding, eroding, etching or coating essentially takes place here for production. The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. They show a schematic and non-proportional representation
Figur 1 im Querschnitt einen Ausschnitt aus einer Kontaktelektrode mit dem grundsätzlichen Aufbau der elektrolytischen Kleinzellen. Figur 2 einen Querschnitt durch ein elektrolytisches Bad , das mit Kontaktelektroden und weiteren Einrichtungen für den Bandtransport, für die Elektrolytkreislaufführung und mit der Badstromquelle ausgestattet ist. Figur 3 eine Anordnung von Kontaktelektroden im elektrolytischen Bad derart, dass bei großem Umschlingungswinkel des Gutes um dieFigure 1 in cross section a section of a contact electrode with the basic structure of the electrolytic small cells. Figure 2 shows a cross section through an electrolytic bath, which is equipped with contact electrodes and other devices for tape transport, for the electrolyte circulation and with the bath power source. Figure 3 shows an arrangement of contact electrodes in the electrolytic bath in such a way that with a large wrap angle of the goods around
Kontaktelektroden nur ein kurzer Arbeitsbehälter erforderlich ist. Figur 4 eine Anordnung von Kontaktelektroden in einem elektrolytischenContact electrodes only require a short working container. Figure 4 shows an arrangement of contact electrodes in an electrolytic
Bad zur einseitigen elektrochemischen Behandlung des Gutes bei großem Umschlingungswinkel des Gutes um die Kontaktelektroden. Figur 5 zwei Kontaktelektroden mit zusätzlichen statischen Elektroden zurBath for one-sided electrochemical treatment of the goods with a large wrap angle of the goods around the contact electrodes. Figure 5 two contact electrodes with additional static electrodes for
Entmetallisierung von Kontakten sowie den Anschluß der Badstromquellen. Figur 6 Details zur anodischen Stromabschaltung außerhalb des Umschlingungswinkels mittels eines Kollektorrades.Demetallization of contacts and connection of bath power sources. Figure 6 details of the anodic current shutdown outside the wrap angle by means of a collector wheel.
Figur 1 zeigt eine Kontaktelektrode 30 und ein elektrolytisch zu behandelndes flexibles Gut 1, das elektrisch leitfähig ist. Bei dem Gut kann es sich auch um einen nichtleitenden Werkstoff handeln, der an der Oberfläche eine elektrisch leitfähige Schicht 2 besitzt, die zu behandeln ist. Diese Schicht kann vollflächig sein oder strukturiert, d.h. aus elektrisch isolierten Inseln bestehen. Die Abmessungen der Strukturen der Feinleitertechnik können sehr klein sein. Die minimalen Breiten und Durchmesser betragen z.B. 0,025 mm. Im Gut 1 können sich auch Sacklöcher und/oder Durchgangslöcher mit gleichen Abmessungen befinden. Die elektrolytisch zu behandelnde Oberfläche wird von mindestens einem Kontaktstreifen 3 der Kontaktelektrode 30 elektrisch kontaktiert. Dieser Kontaktstreifen 3 erstreckt sich vertikal in die Zeichnungsebene hinein. Er besteht aus dem Kontakt 4 und aus den beidseitig daran befindlichen Kontaktisolierungen 5. Die Kontaktisolierungen 5 decken den Kontakt 4 mit Ausnahme der eigentlichen Kontaktfläche vollständig ab. Die Kontaktflächen der Kontakte 4 sitzen auf der elektrisch leitfähigen Schicht 2 auf und stellen damit die elektrische Verbindung zum Gut 1 her. Die Kontaktstreifen 3 sind an der Mantelfläche des walzenförmigen Grundkörpers 6 befestigt. Dieser ist um die Achse 23 rotierend gelagert. Die Ausrichtung der Kontaktstreifen 3 ist bevorzugt axial. Zwischen je zwei Kontaktstreifen 3 befindet sich eine elektrisch leitfähige und ebenfalls langgestreckte Gegenelektrode 7. An der Mantelfläche des Grundkörpers 6 sind in der Regel viele bis sehr viele Kontaktstreifen 3 und Gegenelektroden 7, beispielsweise je 200 Stück, angeordnet. Diese Kontakte 4 sind jeweils mittels elektrischer Leiter 8 auf dem isolierten Grundkörper 6 miteinander, oder in Gruppen miteinander verbunden. Die zweipolige Stromzuführung von der Badstromquelle 12 zu den Gegenelek- troden 7 und zu den Kontakten 4 der rotierenden Kontaktelektrode 30 erfolgt über eine kathodische Stromübertragungseinrichtung 10 und über eine anodische Stromübertragungseinrichtung 11. Alle Kontakte 4 sind mit dem Minuspol der Badstromquelle 12 über einen Schleifring 15 und mindestens einen Schleifkontakt 16 elektrisch verbunden. Der Pluspol der Badstromquelle ist über einen weiteren Schleifring und mindestens einen Schleifkontakt mit den Gegenelektroden 7 verbunden. An Stelle der Schleifringe und Schleifkontakte können auch Flüssigkeits-Rotationskontakte zur Stromübertragung verwendet werden.FIG. 1 shows a contact electrode 30 and a flexible material 1 to be treated electrolytically, which is electrically conductive. The good can also be a non-conductive material that has an electrically conductive layer 2 on the surface that is to be treated. This layer can be full-area or structured, ie consist of electrically insulated islands. The dimensions of the structures of the fine conductor technology can be very small. The minimum widths and diameters are 0.025 mm, for example. In the Gut 1 there can also be blind holes and / or through holes with the same dimensions. The surface to be treated electrolytically is contacted electrically by at least one contact strip 3 of the contact electrode 30. This contact strip 3 extends vertically into the plane of the drawing. It consists of the contact 4 and from the contact insulation 5 located on both sides thereof. The contact insulation 5 completely covers the contact 4, with the exception of the actual contact surface. The contact surfaces of the contacts 4 sit on the electrically conductive layer 2 and thus establish the electrical connection to the good 1. The contact strips 3 are fastened to the outer surface of the cylindrical base body 6. This is mounted to rotate about the axis 23. The alignment of the contact strips 3 is preferably axial. Between two contact strips 3 there is an electrically conductive and also elongated counterelectrode 7. As a rule, many to very many contact strips 3 and counterelectrodes 7, for example 200 each, are arranged on the lateral surface of the base body 6. These contacts 4 are each connected to one another by means of electrical conductors 8 on the insulated base body 6, or are connected to one another in groups. The two-pole current supply from the bath current source 12 to the counter electrodes 7 and to the contacts 4 of the rotating contact electrode 30 takes place via a cathodic current transmission device 10 and via an anodic current transmission device 11. All contacts 4 are connected to the negative pole of the bath current source 12 via a slip ring 15 and at least one sliding contact 16 is electrically connected. The positive pole of the bath current source is connected to the counter electrodes 7 via a further slip ring and at least one sliding contact. Instead of the slip rings and sliding contacts, liquid rotating contacts can also be used for power transmission.
In einer bevorzugten Ausführung wird die elektrische Verbindung zu den Gegenelektroden 7 der Kontaktelektrode 30 über ein Kollektorrad 31 hergestellt. Das Kollektorrad 31 ist in Kollektorsegmente 32 aufgeteilt. Die Gegenelektroden 7 einer Kontaktelektrode 30 sind bei Verwendung eines Kollektorrades 31 in mindestens drei Gruppen aufgeteilt. Jede Gruppe ist mittels Stromleiter 8 mit einem Kollektorsegment 32 verbunden. Die Anzahl der Kollektorsegmente entspricht der Anzahl der Gruppen von Gegenelektroden. Mindestens ein Schleifkontakt 16 verbindet das Kollektorrad 31 mit dem Pluspol der Badstromquelle 12. Die in Figur 1 dargestellte Polarität der Badstromquelle 12 zeigt die Anwendung beim Galvanisieren und beim elektrochemischen Reduzieren des Gutes.In a preferred embodiment, the electrical connection to the counter electrodes 7 of the contact electrode 30 is established via a collector wheel 31. The collector wheel 31 is divided into collector segments 32. The counter electrodes 7 of a contact electrode 30 are divided into at least three groups when using a collector wheel 31. Each group is connected to a collector segment 32 by means of current conductor 8. The number of collector segments corresponds to the number of groups of counter electrodes. At least one sliding contact 16 connects the collector wheel 31 to the positive pole of the bath current source 12. The polarity of the bath current source 12 shown in FIG. 1 shows that Use in electroplating and electrochemical reduction of the goods.
Die elektrisch leitfähige Schicht 2 und die Gegenelektrode 7 bilden jeweils eine elektrolytische Kleinzelle 9. Der Elektrolytaustausch in diesen Kleinzellen 9 erfolgt bei jeder Umdrehung der Kontaktelektrode 30 durch Schöpfen in dem Bereich der Kontaktelektrode, der momentan nicht vom Gut umschlungen wird. Zugleich erfolgt ein Ausleiten von Gas, das beim elektrochemischen Prozeß entstehen kann.The electrically conductive layer 2 and the counterelectrode 7 each form an electrolytic small cell 9. The electrolyte exchange in these small cells 9 takes place with every revolution of the contact electrode 30 by scooping in the area of the contact electrode which is currently not wrapped in the material. At the same time, gas is discharged which can arise during the electrochemical process.
Die Figur 2 zeigt eine Transporteinrichtung zur Förderung des flexiblen, bandförmigen Gutes 1 von Rolle zu Rolle mit dazwischen liegender elektrochemischer Behandlung an den Kontaktelektroden 30. Die Transporteinrichtung besteht unter anderem aus mehreren Kontaktelektroden 30, die unter Badspiegel des Elektrolyten 28 in einem elektrochemischen Arbeitsbehälter 20 angeordnet sind. Die Kontaktelektroden 30 werden von einem Antrieb 19 mittels bekannter Antriebselemente 21 um Achsen 23 rotierend angetrieben. Diese schematisch dargestellten Antriebselemente 21 bestehen z.B. aus Wellen, Zahnrädern und Lagern. Dichtelemente werden verwendet, wenn die Wellen unter Badspiegel durch die Wand des Arbeitsbehälters 20 geführt werden. Zur Transporteinrichtung gehören ferner Umlenkwalzen 24 und andere bekannte Bandführungsmittel. Diese Transportmittel können angetrieben oder nicht angetrieben ausgeführt sein. Die nicht angetriebenen Transportmittel werden vom durchlaufenden Band in Rotation versetzt. Der Antrieb 19 ist mit den nicht dargestellten Abwickel- und Aufwickelvorrichtungen, den so genannten Speichern, für das Gut 1 synchroni- siert. Ebenfalls sind die bekannten naßchemischen Vor- und Nachbehandlungsbäder sowie ein Trockner nicht dargestellt.FIG. 2 shows a transport device for conveying the flexible, band-shaped material 1 from roll to roll with electrochemical treatment on the contact electrodes 30 in between are. The contact electrodes 30 are driven by a drive 19 using known drive elements 21 to rotate about axes 23. These schematically illustrated drive elements 21 are e.g. from shafts, gears and bearings. Sealing elements are used when the waves are guided under the bathroom mirror through the wall of the working container 20. The transport device also includes deflecting rollers 24 and other known belt guide means. These means of transport can be driven or not driven. The non-driven means of transport are set in rotation by the continuous belt. The drive 19 is synchronized with the unwinding and winding devices (not shown), the so-called stores, for the good 1. The known wet chemical pretreatment and post-treatment baths and a dryer are also not shown.
Der Elektrolyt 28 wird während der Behandlung des Gutes kontinuierlich konditioniert. Hierzu zählt das Filtrieren im Kreislauf durch das Filter 26 mittels einer Elektrolytpumpe 25. In den Rohrleitungen 29 des Elektrolytkreislaufes befindet sich eine Dosiereinheit 27. Hier werden die Stoffe zugeführt, die für den elektrochemischen Prozeß erforderlich sind, einschließlich der Metallionen, die zum Galvanisieren mit im Elektrolyten unlöslichen Anoden erforderlich sind. Die Zuführung dieser Stoffe kann auch direkt in den Arbeitsbehälter 20 erfolgen. Die Rohrleitungen 29 des Elektrolytkreislaufes sind so angeordnet, daß der Elektrolyt den Arbeitsbehälter 20 im Gegenstrom zum Guttransport durchströmt. Der Richtungspfeil 17 zeigt die Transportrichtung des Gutes 1. Entsprechend rotieren die Kontaktelektroden so, wie es der Drehrichtungspfeil 18 anzeigt.The electrolyte 28 is continuously conditioned during the treatment of the goods. This includes filtering in a circuit through the filter 26 by means of an electrolyte pump 25. A metering unit 27 is located in the pipes 29 of the electrolyte circuit. The substances that are required for the electrochemical process, including the metal ions, are supplied here for electroplating with anodes insoluble in the electrolyte. These substances can also be fed directly into the working container 20. The pipes 29 of the electrolyte circuit are arranged so that the electrolyte flows through the working container 20 in countercurrent to the transport of goods. The directional arrow 17 shows the direction of transport of the goods 1. Accordingly, the contact electrodes rotate as indicated by the direction of rotation arrow 18.
Die Kontaktelektroden 30 werden vom Gut 1 teilweise umschlungen. Der in der Figur 2 dargestellte Umschlingungswinkel 22 beträgt etwa 180°. In diesem Falle wird während einer halben Umdrehung der Kontaktelektrode 30 galvanisiert. Während der anderen halben Umdrehung wird der Elektrolyt zwischen den Kontaktstreifen 3 und den Gegenelektroden 7 ausgetauscht und entstandenes Gas ausgeleitet. Zur Verstärkung des Elektrolytaustausches können die Kontaktelektroden im Inneren hohl ausgebildet sein. In diesen Hohlraum wird über eine Rotationskupplung Elektrolyt unter Druck eingeleitet. Durch Öffnungen, die vom Hohlraum durch die Gegenelektroden 7 in die Kleinzellen führen, gelangt der Elektrolyt zusätzlich an die Oberfläche des Gutes. Damit steht für den elektrochemischen Prozeß stets konditionierter Elektrolyt zur Verfügung. Bei gegebener Transportgeschwindigkeit wird mit abnehmendem Durchmesser der Kontaktelek- trode der Elektrolyt häufiger ausgetauscht. Das Gut 1 wird in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung beidseitig behandelt. Zur Führung des bandförmigen Gutes 1 dienen angetriebene oder nicht angetriebene Umlenkwalzen 24.The contact electrodes 30 are partially wrapped around the good 1. The wrap angle 22 shown in FIG. 2 is approximately 180 °. In this case, the contact electrode 30 is galvanized during half a revolution. During the other half revolution, the electrolyte is exchanged between the contact strips 3 and the counter electrodes 7 and the resulting gas is discharged. To strengthen the electrolyte exchange, the contact electrodes can be hollow on the inside. Electrolyte under pressure is introduced into this cavity via a rotary coupling. The electrolyte additionally reaches the surface of the material through openings which lead from the cavity through the counterelectrodes 7 into the small cells. This means that conditioned electrolyte is always available for the electrochemical process. For a given transport speed, the electrolyte is exchanged more frequently with decreasing diameter of the contact electrode. The good 1 is treated on both sides in this exemplary embodiment of the invention. Driven or non-driven deflection rollers 24 are used to guide the band-shaped material 1.
Die elektrische Verbindung der streifenförmigen Elektroden am Umfang der Kontaktelektroden 30 mit der oder den Badstromquelle(n) 12 erfolgt über die elektrischen Leiter 8 und über die Stromübertragungseinrichtungen 10 und 11 , die sich bevorzugt außerhalb des Arbeitsbehälters 20 auf den Achsen 23 der Kontaktelektroden 30 befinden. Die Achsen werden mittels Dichtelementen so abgedichtet, dass der Elektrolyt nicht auslaufen kann. Die Badstromquelle 12 ist eine Konstantstromquelle oder Konstantspannungsquelle. Konstantspannung wird vorzugsweise dann angewendet, wenn die Größe der elektrochemisch zu behandelnden Oberfläche des Gutes unbekannt ist. Dies kann bei elektrisch isolierten Strukturen der Fall sein. Bei vollflächigem Gut wird der Konstantstrom bevorzugt angewendet.The electrical connection of the strip-shaped electrodes on the circumference of the contact electrodes 30 to the bath current source (s) 12 takes place via the electrical conductors 8 and via the current transmission devices 10 and 11, which are preferably located outside the working container 20 on the axes 23 of the contact electrodes 30. The axes are sealed using sealing elements so that the electrolyte cannot leak. The bath current source 12 is a constant current source or constant voltage source. Constant voltage is preferably used when the size of the surface of the goods to be treated electrochemically is unknown. This can be done with electrical isolated structures. The constant current is preferably used for full-surface areas.
In Figur 2 ist zu erkennen, dass das Gut 1 auf einer Oberflächenseite von zwei Kontaktelektroden und auf der anderen Seite von drei Kontaktelektroden behandelt wird. Diese Unterschiede lassen sich durch getrennte Gleichrichter für den Badstrom jeder Seite und individuell eingestellte Ströme in den elektrolytischen Kleinzellen jeder Kontaktelektrode ausgleichen. Sind elektrisch gering leitfähige Schichten zu behandeln, so kann in Transportrichtung des Gutes gesehen, von Kontaktelektrode zu Kontaktelektrode eine zunehmende Strom- dichte zur Leistungssteigerung angewendet werden.It can be seen in FIG. 2 that the material 1 is treated on one surface side by two contact electrodes and on the other side by three contact electrodes. These differences can be compensated for by separate rectifiers for the bath current on each side and individually set currents in the small electrolytic cells of each contact electrode. If layers with low electrical conductivity are to be treated, an increasing current density can be used from the contact electrode to the contact electrode in the direction of transport of the goods to increase the power.
In Figur 3 werden beide Seiten des Gutes von der gleichen Anzahl an Kontaktelektroden behandelt. Dies erfordert eine zusätzliche Umlenkwalze 24. Die Kontaktelektroden sind hier so angeordnet, dass der Umschlingungswinkel 22 etwa 270° beträgt. Entsprechend länger ist die elektrochemische Behandlung pro Umdrehung der Kontaktelektrode. In der Figur 3 sind die weiteren erforderlichen anlagentechnischen Einrichtungen, wie sie in Figur 2 beschrieben wurden, nicht mehr dargestellt. In Anlagen zur Behandlung von weniger flexiblem Gut kann auch ein wesentlich kleinerer Umschlingungswinkel erforderlich sein, z.B. 20°. Gleiches gilt, wenn auch der Durchmesser der Kontaktelektrode klein ist. Die Flexibilität des Gutes und der Durchmesser der Kontaktelektrode bestimmen im wesentlichen den maximal möglichen Umschlingungswinkel.In Figure 3, both sides of the goods are treated by the same number of contact electrodes. This requires an additional deflection roller 24. The contact electrodes are arranged here in such a way that the wrap angle 22 is approximately 270 °. The electrochemical treatment per revolution of the contact electrode is correspondingly longer. In Figure 3, the other necessary technical equipment, as described in Figure 2, are no longer shown. In systems for treating less flexible goods, a significantly smaller wrap angle may also be required, e.g. 20 °. The same applies if the diameter of the contact electrode is also small. The flexibility of the goods and the diameter of the contact electrode essentially determine the maximum possible wrap angle.
In Figur 4 sind die Kontaktelektroden 30 so nahe nebeneinander angeordnet, dass zur einseitigen Behandlung des Gutes 1 ein möglichst großer Umschlingungswinkel 22 gebildet wird. Hierzu sind die weiteren Umlenkwalzen 24 erforderlich. Sie sind zur Vermeidung von zu großen Zugkräften vorteilhafterweise ebenso wie die Kontaktelektroden selbst motorisch angetrieben. Die Umfangsgeschwindigkeit aller rotierenden Elemente ist weitgehend gleich groß einzustellen. Zum Ausgleich von technisch vorkommenden Abweichungen der Geschwindigkeiten können einige oder alle Umlenkwalzen 24 als Tänzerrollen ausgeführt werden. Derartige rotierende Rollen sind radial beweglich gelagert. Sie können momentan auftretende Längenunterschiede des bandförmigen Gutes örtlich ausgleichen.In FIG. 4, the contact electrodes 30 are arranged so close to one another that the largest possible wrap angle 22 is formed for the one-sided treatment of the good 1. The further deflecting rollers 24 are required for this. To avoid excessive tensile forces, they are advantageously motor-driven, just like the contact electrodes themselves. The circumferential speed of all rotating elements is largely the same. To compensate for technically occurring deviations in the speeds, some or all of the deflecting rollers 24 can be designed as dancer rollers. Such rotating rollers are radially movable. You can locally compensate for any length differences that currently occur in the band-shaped material.
Die Anzahl der erforderlichen Kontaktelektroden zur einseitigen oder beidseitigen Behandlung des Gutes 1 richtet sich in allen Fällen nach der erforderlichen Expositionszeit. Diese wird im wesentlichen bestimmt von der Transportgeschwindigkeit, der anwendbaren Stromdichte und der elektrolytisch abzuscheidende Schichtdicke bei gegebener Stromausbeute. Bei Vorgabe des Produktionsdurchsatzes, das heißt der Transportgeschwindigkeit und des konstruktiv gegebenen Umschlingungswinkels 22 ergibt sich die Anzahl der benötigten Kontaktelektroden und ihrer Durchmesser.In all cases, the number of contact electrodes required for one-sided or double-sided treatment of the good 1 depends on the required exposure time. This is essentially determined by the transport speed, the applicable current density and the layer thickness to be deposited electrolytically for a given current yield. Given the production throughput, that is to say the transport speed and the design wrap angle 22, the number of contact electrodes required and their diameter are obtained.
Zur elektrochemischen Behandlung ist es vorteilhafter, wenn mit höherer Transportgeschwindigkeit und entsprechend mehr Kontaktelektroden gearbeitet wird. In diesem Falle wird das Gut häufiger an anderen Stellen der Oberfläche kontaktiert. Dies ergibt eine statistisch verteilte, zeitlich gleich lange elektrochemische Behandlung aller Oberflächenbereiche des Gutes. Es könnte vorkommen, dass die Länge des Gutes 1 von einer Kontaktelektrode 30 zur nachfolgenden exakt so lang ist, dass an jeder Kontaktelektrode 30 die parallelen und in axialer Richtung gerade verlaufenden Kontaktstreifen 3 immer an der selben Stelle des Gutes 1 kontaktieren. Diese Stellen würden dann während des gesamten Durchlaufes durch die elektrochemische Anlage nicht behandelt werden. Dies ist vermeidbar durch phasensynchrone Antriebe der Kontaktelektroden, sowie durch unterschiedliche Bandlängen von Kontaktelektrode zu Kontaktelektrode. An jeder Kontaktelektrode wird dadurch an einer anderen Stelle des Gutes kontaktiert.For electrochemical treatment, it is more advantageous to work with a higher transport speed and correspondingly more contact electrodes. In this case, the goods are contacted more frequently at other points on the surface. This results in a statistically distributed, equally long electrochemical treatment of all surface areas of the good. It could happen that the length of the good 1 from one contact electrode 30 to the next one is exactly so long that at each contact electrode 30 the parallel and straight axial contact strips 3 always contact the same place of the good 1. These points would then not be treated during the entire run through the electrochemical system. This can be avoided by phase-synchronous drives of the contact electrodes and by different band lengths from contact electrode to contact electrode. As a result, contact is made at a different point on the material at each contact electrode.
Eine andere Lösung besteht darin, die Kontaktstreifen 3 an den Mantelflächen der einzelnen Kontaktelektroden mit unterschiedlichen und nicht parallelen Verläufen zu den Achsen der Kontaktelektroden zu versehen. Ein nicht axialer Verlauf schließt auch geschwungene, bis hin zu schraubenförmig gewundenen Verläufen der Kontaktstreifen 3 und der hierzu parallelen Gegenelektroden 7 an der Mantelfläche der Kontaktelektrode ein. Eine weitere Lösung bei achsparallelem Verlauf der Kontaktstreifen 3, d.h. an je einer Mantellinie, besteht darin, daß die Abstände der Kontaktstreifen 3 untereinander von Kontaktelektrode zu Kontaktelektrode unterschiedlich groß gewählt werden. Unterschiedlich große Abstände der Kontaktstreifen 3 auf einer Kontaktelektrode mit oder ohne unterschiedlichen Durchmessern der Kontaktelektroden bewirken ebenfalls eine statistische Verteilung der Kontaktierungslinien auf dem Gut 1 von Kontaktelektrode zu Kontaktelektrode. Bei unterschiedlichen Durchmessern muß mit geeigneten Antriebsübersetzungen für eine gleiche Umfangsgeschwindigkeit gesorgt werden.Another solution is to provide the contact strips 3 on the lateral surfaces of the individual contact electrodes with different and non-parallel courses to the axes of the contact electrodes. A non-axial course also includes curved, up to helically winding courses of the contact strips 3 and the parallel counter electrodes 7 on the outer surface of the contact electrode. Another solution in the case of an axially parallel course of the contact strips 3, that is to say on a surface line in each case, is that the distances between the contact strips 3 from one another are chosen to be different in size from the contact electrode to the contact electrode. Different distances between the contact strips 3 on a contact electrode with or without different diameters of the contact electrodes likewise result in a statistical distribution of the contact lines on the material 1 from contact electrode to contact electrode. In the case of different diameters, the same circumferential speed must be ensured with suitable drive ratios.
Auch durch eine nicht konstante Schlupfeinfügung von Kontaktelektrode zu Kontaktelektrode mittels der Umlenkwalzen 24, die in diesem Falle als Tänzerrollen ausgebildet sind, lassen sich die Kontaktierungsflächen auf dem Gut statistisch verteilen.The contacting surfaces can also be statistically distributed on the material by a non-constant slip insertion from contact electrode to contact electrode by means of the deflecting rollers 24, which in this case are designed as dancer rollers.
Zur Verstärkung des Elektrolytaustausches und der Gasableitung von der Oberfläche der Kontaktelektroden dient das Sprührohr 33. Das Sprührohr 34 dient zur Abspritzung der Gutoberfläche. Die Sprührohre sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich im Gut sehr kleine Löcher oder Sacklöcher befinden. Die Sprührohre oder Düsenstöcke können an jeder Kontaktelektrode angeordnet sein. Die zugehörigen bekannten Elektrolytpumpen und Filter sind nur in Figur 2 dargestellt.The spray tube 33 serves to reinforce the electrolyte exchange and the gas discharge from the surface of the contact electrodes. The spray tube 34 serves to spray the good surface. The spray tubes are particularly advantageous when there are very small holes or blind holes in the material. The spray tubes or nozzle sticks can be arranged on each contact electrode. The associated known electrolyte pumps and filters are only shown in Figure 2.
Die Transportgeschwindigkeit des Gutes 1 durch den Arbeitsbehälter kann wegen der vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung in einem sehr großen Bereich eingestellt werden, z.B. von 0,001 Meter pro Minute bis zu 1000 Meter pro Minute und mehr. Die Transportgeschwindigkeit des Gutes entspricht grundsätzlich der Umfangsgeschwindigkeit der Kontaktelektroden, Transportwalzen und Umlenkwalzen. Damit tritt zwischen dem Gut einerseits und den Elektroden und Walzen andererseits keine Relativgeschwindigkeit auf. Die Erfindung eignet sich auch zur Behandlung von Drähten und Kunststofffäden mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften von Rolle zu Rolle. Drähte und Fäden sind als spezielle Form eines Bandes zu betrachten.The transport speed of the goods 1 through the working container can be set in a very wide range, for example from 0.001 meters per minute to 1000 meters per minute and more, because of the versatile application possibilities of the invention. The transport speed of the goods basically corresponds to the peripheral speed of the contact electrodes, transport rollers and deflection rollers. This means that there is no relative speed between the material on the one hand and the electrodes and rollers on the other. The invention is also suitable for the treatment of wires and plastic threads with electrically conductive properties from roll to roll. Wires and threads are to be regarded as a special form of tape.
Bei der elektrolytischen Behandlung von bandförmigem Gut können die Kontaktelektroden und Walzen vom Gut selbst in Rotation versetzt werden. Hierzu wird ein Gut verwendet, das mit mindestens einer Längsperforation versehen ist. Die Perforation greift, ähnlich wie ein Film, in entsprechende Erhöhungen der Kontaktelektroden und Walzen ein und treibt diese somit an. Das Gut selbst wird durch Haspeln und Wickelvorrichtungen, die außerhalb des Arbeitsbehälters angeordnet sind, gezogen.In the electrolytic treatment of strip-like material, the contact electrodes and rollers can be set in rotation by the material itself. For this purpose, a good is used that is provided with at least one longitudinal perforation. The perforation, similar to a film, engages in corresponding elevations of the contact electrodes and rollers and thus drives them. The material itself is drawn through reels and winding devices which are arranged outside the working container.
Während eines Galvanisierprozesses kann es insbesondere außerhalb des Umschlingungswinkels 22 vorkommen, dass die Kontakte 4 metallisiert werden. Dies ist z.B. auch dann der Fall, wenn die Kontaktisolierung 5 des Kontaktstreifens 3 Beschädigungen aufweist. In diesem Falle müssen die Kontaktelektroden 30 von Zeit zu Zeit ausgebaut und entmetallisiert werden. Ein kontinuierliches Entmetallisierungsverfahren ohne Ausbau der Kontaktelektroden zeigt die Figur 5. Eine Entmetallisierungselektrode 14 wird in der Nähe der Kontaktelektrode 30 in dem Bereich angeordnet, der nicht vom Gut umschlungen wird. Die Entmetallisierungselektrode 14 ist der Wölbung der Oberfläche der Kontaktelektrode 30 angepaßt. Die Elektrode 14 deckt den freien Bereich der Kontaktelektrode 30 ab. Die Kontakte 4 und die Entmetallisierungselektrode 14 bilden eine elektrolytische Entmetallisierungszelle. Wie die Kontaktelektrode 30 selbst, erstreckt sich auch die Entmetallisierungselektrode 14 in die Tiefe der Zeichnung hinein. Diese Tiefe ist der maximalen Breite des zu behandelnden bandförmigen Gutes angepaßt. Schmälere Bänder können mit oder ohne Blenden behandelt werden. Bei den Blenden handelt es sich um elektrisch isolierende Abdeckungen über den nicht vom bandförmigen Gut benötigten Bereichen der Kontaktelektrode. Wird zusätzlich Elektrolyt aus einem Hohlraum im Inneren der Kontaktelektroden durch Öffnungen, bevorzugt in den Gegenelektroden 7 in die Kleinzellen 9 geleitet, so verhindern die Blenden und die Entmetal- lisierungselektroden 14 zugleich ein bevorzugtes Austreten des Elektrolyten aus nicht vom Gut abgedeckten Bereichen der Kontaktelektrode 30. Alle Kontakte 4 sind über die kathodischen Stromübertragungseinrichtungen 10 der Kontaktelektroden 30 mit dem Pluspol einer Entmetallisierungsstromquelle 13 elektrisch leitend verbunden. Der Minuspol dieser Stromquelle ist mit den Entmetallisierungselektroden 14 verbunden. Die Spannung der Entmetallisierungsstromquelle 13 wird so groß eingestellt, dass bei jeder Umdrehung der Kontaktelektrode eine sich bildende unerwünschte Metallisierung der Kontakte 4 vollkommen elektrolytisch unterdrückt wird. In diesem Falle müssen mindestens die Oberflächen der Kontakte 4 elektrochemisch resistent sein, z.B. durch eine Beschichtung mit einem Edelmetall. Als Kontaktwerkstoff eignen sich u.a. Titan, Niob oder Tantal. Die kathodisch geschalteten Entmetallisierungselektroden 14 werden bedarfsweise aus der Anlage herausgenommen und einer Metallrückge- wännung zugeführt. Die Figur S zeigt Details der anodischen Stromübertragung zur Kontaktelektrode 30 mittels des Kollektorrades 31. Zur Vermeidung eines Metallisierens der kathodischen Kontakte 4 werden die anodisch geschalteten Gegenelektroden 7 mittels des Kollektorrades 31 während einer Umdrehung gezielt ein- und ausgeschaltet. Die Kollektorsegmente 32, die mit A bis D gekennzeichnet sind, werden so aufgeteilt, dass im Bereich des Umschlingungswinkels 22, den das Gut bildet, ein anodischer Kontakt von der Badstromquelle 12 zu den Gegenelektroden 7 besteht. Außerhalb des Umschlingungswinkels 22 sind die Gegenelektroden 7 durch das Kollektorrad stromlos geschaltet. Die kathodische Verbindung von der Badstromquelle 12 zu den Kontakten 4 besteht über den Schleifring 15 andauernd. In der Darstellung der Figur 6 ist das Kollektorsegment B momentan mit der Badstromquelle 12 kontaktiert. Alle am Kollektorsegment B elektrisch angeschlossenen Gegenelektroden 7 sind anodisch geschaltet. Sie galvanisieren das nicht dargestellte Gut. Während der gesamten Umdrehung und damit auch außerhalb des Umschlin- gungswinkels 22 ist auch der Pluspol der Entmetallisierungsstromquelle 13 mit allen Kontakten 4 über den Schleifring 15 in elektrischer Verbindung. In diesem Bereich bilden die Kontakte 4 mit der kathodischen Entmetallisierungselektrode 14 eine elektrolytische Zelle. Die anodisch gepolten Kontakte 4 werden in dieser Zelle elektrochemisch gereinigt.During a galvanizing process, it can happen, in particular outside the wrap angle 22, that the contacts 4 are metallized. This is also the case, for example, if the contact insulation 5 of the contact strip 3 is damaged. In this case, the contact electrodes 30 must be removed and demetallized from time to time. FIG. 5 shows a continuous demetallization process without removing the contact electrodes. A demetallization electrode 14 is arranged in the vicinity of the contact electrode 30 in the region which is not wrapped in the material. The demetallization electrode 14 is adapted to the curvature of the surface of the contact electrode 30. The electrode 14 covers the free area of the contact electrode 30. The contacts 4 and the demetallization electrode 14 form an electrolytic demetallization cell. Like the contact electrode 30 itself, the demetallization electrode 14 also extends into the depth of the drawing. This depth is adapted to the maximum width of the band-shaped material to be treated. Narrow tapes can be treated with or without bezels. The screens are electrically insulating covers over the areas of the contact electrode that are not required by the strip-like material. If additional electrolyte is passed from a cavity in the interior of the contact electrodes through openings, preferably in the counterelectrodes 7, into the small cells 9, the screens and the demetals prevent lization electrodes 14 at the same time a preferred escape of the electrolyte from areas of the contact electrode 30 not covered by the product. All contacts 4 are electrically conductively connected via the cathodic current transmission devices 10 of the contact electrodes 30 to the positive pole of a demetallization current source 13. The negative pole of this current source is connected to the demetallization electrodes 14. The voltage of the demetallization current source 13 is set so high that an undesired metallization of the contacts 4 which is formed is completely electrolytically suppressed with each revolution of the contact electrode. In this case, at least the surfaces of the contacts 4 must be electrochemically resistant, for example by coating them with a noble metal. Suitable contact materials include titanium, niobium or tantalum. If necessary, the cathodically connected demetallization electrodes 14 are removed from the system and fed to a metal recovery. FIG. S shows details of the anodic current transmission to the contact electrode 30 by means of the collector wheel 31. In order to avoid metallizing the cathodic contacts 4, the anodically connected counter electrodes 7 are selectively switched on and off by means of the collector wheel 31 during one revolution. The collector segments 32, which are identified by A to D, are divided so that there is an anodic contact from the bath current source 12 to the counterelectrodes 7 in the area of the wrap angle 22 formed by the material. Outside the wrap angle 22, the counter electrodes 7 are de-energized by the collector wheel. The cathodic connection from the bath current source 12 to the contacts 4 exists continuously via the slip ring 15. In the illustration in FIG. 6, the collector segment B is currently contacted with the bath current source 12. All counter electrodes 7 electrically connected to the collector segment B are anodically connected. They galvanize the goods not shown. During the entire revolution and thus also outside the wrap angle 22, the positive pole of the demetallization current source 13 is also in electrical connection with all contacts 4 via the slip ring 15. In this area, the contacts 4 form with the cathodic demetallization electrode 14 an electrolytic cell. The anodically polarized contacts 4 are electrochemically cleaned in this cell.
Die Anzahl der Kollektorsegmente 32 und die Größe der Entmetallisierungselektrode 14 entlang des Umfanges der Kontaktelektrode 30 richtet sich nach der Größe des Umschlingungswinkels 22. Diese vom Kollektorrad gesteuerte Entmetallisierung ist bei allen oben beschriebenen Beispielen der Erfindung anwendbar. Aus Zeichnungsgründen ist sie nur in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Werden alle Kollektorräder untereinander synchronisiert, so kann auch ein einziges, hierzu synchronisiertes Kollektorrad oder ein synchronisiertes elektronisches Kollektorrad in Form von elektronischen Schaltern für alle Kontaktelektroden einer Durchlaufanlage verwendet werden. Dieses Kollektorrad wird separat angeordnet. In diesem Falle ist zur anodischen Stromzuführung für jede Gruppe der Gegenelektroden 7 eine Schleifkontakteinrichtung mit Schleifkontakt je Kontaktelektrode erforderlich. Dies ist dann eine kostengünstigere Ausführung gegenüber den Kollektorrädern an den Kontaktelektroden, wenn wenig Kollektorsegmente verwendet werden, z.B. nur 3 Stück auf einer Kontaktelektrode.The number of collector segments 32 and the size of the demetallization electrode 14 along the circumference of the contact electrode 30 depends on the size of the wrap angle 22. This demetallization controlled by the collector wheel can be used in all the examples of the invention described above. For drawing reasons, it is only shown in FIGS. 5 and 6. If all collector wheels are synchronized with one another, a single collector wheel synchronized for this purpose or a synchronized electronic collector wheel in the form of electronic switches can also be used for all contact electrodes of a continuous system. This collector bike is arranged separately. In this case, a sliding contact device with sliding contact per contact electrode is required for anodic current supply for each group of counter electrodes 7. This is a less expensive design compared to the collector wheels on the contact electrodes if fewer collector segments are used, e.g. only 3 pieces on a contact electrode.
Bei allen Anwendungen der Erfindung befinden sich außerhalb des Arbeitsbehäl- ters weitere Transportmittel für das Gut in Form von Walzen, Bandführungen und Antrieben. Desgleichen auch Speicher für das Gut, wie z.B. Bandwickeleinrichtungen und Haspeln. In all applications of the invention there are further transport means for the goods in the form of rollers, belt guides and drives outside the working container. Likewise, storage for the goods, such as tape winding devices and reels.
BezugszeichenüsteBezugszeichenüste
zu behandelndes bandförmiges Gut elektrisch leitfähige Schicht Kontaktstreifen Kontakt Kontaktisolierung walzenförmiger Grundkörper Gegenelektrode elektrischer Leiter elektrolytische Kleinzelle kathodische Stromübertragungseinrichtung anodische Stromübertragungseinrichtung Badstromquelle Entmetallisierungsstromquelle Entmetallisierungselektrode Schleifring Schleifkontakt Richtungspfeil für den Transport des Gutes Drehrichtungspfeil für die Kontaktelektroden Antrieb für die Kontaktelektroden Arbeitsbehälter Antriebselemente für die Kontaktelektroden Umschlingungswinkel des Gutes Achse der Kontaktelektrode Umlenkwalze Elektrolytpumpe Filter Dosiereinheit Elektrolyt Rohrleitungen Kontaktelektrode Kollektorrad Kollektorsegment Sprührohre zur Kontaktelektrode Sprührohre zum Gut strip-like material to be treated, electrically conductive layer, contact strip, contact, contact insulation, roller-shaped base body, counter electrode, electrical conductor, electrolytic small cell, cathodic current transmission device, anodic current transmission device, bath current source, de-metallization current source, de-metallization electrode, slip ring, sliding contact, direction arrow for the transport of the goods, direction of rotation arrow for the contact electrodes, drive for the contact electrodes, for the axis, and the contact electrodes for the electrodes Contact electrode deflection roller electrolyte pump filter dosing unit electrolyte Pipelines contact electrode collector wheel collector segment spray pipes to contact electrode spray pipes to Gut

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen elektrochemischen Metallisieren, Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von bandförmigem Gut von Rolle zu Rolle in elektrolytischen Durchlaufanlagen oder Bandanlagen mit mindestens a) einem Arbeitsbehälter (20) zur Aufnahme des Elektrolyten, b) einer Elektrolytkreislauffördereinrichtung durch Arbeitsbehälter, Elektrolyt- filter und Elektrolytkonditionierungsbehälter, c) einer Transporteinrichtung und Speichereinrichtung außerhalb des Arbeitsbehälters (20) zur Förderung des Gutes (1 ) durch den Arbeitsbehälter, d) einer Badstromquelle, gekennzeichnet durch mindestens e) eine im Arbeitsbehälter unter Badspiegel angeordnete walzenförmige, drehbar gelagerte Kontaktelektrode (30) mit an der Mantelfläche der Kon- taktelektrode(n) angeordneten Gegenelektroden (7), und Kontaktstreifen (3), die an den nicht Kontakt gebenden Flächen elektrisch isoliert sind, f) eine Transportbahn des Gutes im Arbeitsbehälter um die Kontaktelektroden (30) herum derart, dass durch die Umschlingung, die Kontaktstreifen (3) der Kontaktelektrode(n) die Oberfläche (2) des Gutes elektrisch kontaktieren, g) zwei Stromübertragungseinrichtungen (10,11 ) zur zweipoligen elektri- sehen Verbindung der Badstromquelle (12) mit den Kontaktstreifen (3) und den Gegenelektroden (7) der rotierenden Kontaktelektrode(n) (30).1.Device for one-sided or double-sided electrochemical metallization, etching, oxidizing and reducing strip-like material from roll to roll in continuous electrolytic systems or conveyor systems with at least a) a working container (20) for holding the electrolyte, b) an electrolytic circulation conveyor through a working container, electrolyte - filter and electrolyte conditioning container, c) a transport device and storage device outside the working container (20) for conveying the goods (1) through the working container, d) a bath current source, characterized by at least e) a roller-shaped, rotatably mounted contact electrode arranged in the working container under the bath level ( 30) with counter electrodes (7) and contact strips (3) arranged on the outer surface of the contact electrode (s), which are electrically insulated on the non-contacting surfaces, f) a transport path of the goods in the working container around the contact electrodes (30) around de rart that through the wrapping, the contact strips (3) of the contact electrode (s) electrically contact the surface (2) of the goods, g) two current transmission devices (10, 11) for the two-pole electrical connection of the bath current source (12) to the contact strips (3) and the counter electrodes (7) of the rotating contact electrode (s) (30).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Transporteinrichtung zur Förderung eines flexiblen, bandförmigen Gutes von Rolle zu Rolle durch den Arbeitsbehälter, bestehend aus angetriebenen und/oder nicht angetriebenen Kontaktelektroden (30) und Umlenkwalzen (24), die das Gut jeweils teilweise umschlingen, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Kon- taktelektroden und Umlenkwalzen der Transportgeschwindigkeit des Gutes entspricht.2. Device according to claim 1, characterized by a transport device for conveying a flexible, band-shaped goods from roll to roll through the working container, consisting of driven and / or non-driven contact electrodes (30) and deflection rollers (24), which each partially wrap around the goods , the peripheral speed of the con- clock electrodes and deflection rollers corresponds to the transport speed of the goods.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch parallele Kontaktstreifen (3) und Gegenelektroden (7) mit gleichen oder unterschiedli- chen Abständen zueinander an der Mantelfläche der Kontaktelektrode (30) und mit einem geraden Verlauf in axialer Richtung.3. Device according to claims 1 and 2, characterized by parallel contact strips (3) and counter electrodes (7) with the same or different distances from each other on the lateral surface of the contact electrode (30) and with a straight course in the axial direction.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch parallele Kontaktstreifen und Gegenelektroden an der Mantelfläche der Kontaktelek- trode mit einem geradlinigen oder geschwungenen Verlauf, der von der axialen Richtung abweicht.4. Device according to claims 1 and 2, characterized by parallel contact strips and counter electrodes on the outer surface of the contact electrode with a straight or curved course that deviates from the axial direction.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Schleifringe (15) und/oder Kollektorräder (31), befestigt an den rotierenden Kontaktelek- troden (30), und durch Schleifkontakte (16), zur zweipoligen Stromübertragung von der Badstromquelle (12) auf die Kontaktelektroden (30).5. Device according to claims 1 to 4, characterized by slip rings (15) and / or collector wheels (31), attached to the rotating contact electrodes (30), and by sliding contacts (16), for two-pole power transmission from the bath power source (12th ) on the contact electrodes (30).
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Kollektorrad (31) mit Kollektorsegmenten (32), die so aufgeteilt sind, dass außerhalb des Umschlingungswinkels (22) die Gegenelektroden (7) stromlos sind.6. Device according to claims 1 to 5, characterized by a collector wheel (31) with collector segments (32) which are divided such that the counter electrodes (7) are currentless outside the wrap angle (22).
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein einziges Kollektorrad für mehrere Kontaktelektroden (30) und durch eine Stromübertragung zu den Gruppen von Gegenelektroden (7) auf den Kontaktelektroden (30) mittels je eines Schleifringes je Gruppe einer Kontaktelektrode.7. The device according to at least one of claims 1 to 6, characterized by a single collector wheel for a plurality of contact electrodes (30) and by a current transfer to the groups of counter electrodes (7) on the contact electrodes (30) by means of a slip ring per group of a contact electrode.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Entmetallisierungselektrode (14), die in der Nähe der Mantelfläche der Kontaktelektrode (30) außerhalb des Umschlingungswinkels (22) angeordnet ist und die zusammen mit den Kontakten (4) und mit der Entmetallisierungs- stromquelle (13) eine elektrolytische Zelle zur Reinigung der Kontakte (4) bildet.8. Device according to claims 1 to 7, characterized by a demetallization electrode (14) which is arranged in the vicinity of the outer surface of the contact electrode (30) outside the wrap angle (22) and which together with the contacts (4) and with the demetallization - Power source (13) forms an electrolytic cell for cleaning the contacts (4).
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch gekapselte, elektrische Flüssigkeits-Rotationskontakte zur zweipoligen Stromübertragung von der Badstromquelle auf die rotierenden Kontaktelektroden.9. Device according to claims 1 to 8, characterized by encapsulated, electrical liquid-rotary contacts for bipolar power transmission from the bath power source to the rotating contact electrodes.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Kontaktelektrode (30), bestehend aus einem metallisch harten Werkstoff des Kontaktes (4).10. Device according to claims 1 to 9, characterized by a contact electrode (30) consisting of a hard metal material of the contact (4).
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Kontaktelektrode (30), bestehend aus einem elastischen und elektrisch leitfähigen Werkstoff des Kontaktes (4).11. The device according to claims 1 to 9, characterized by a contact electrode (30) consisting of an elastic and electrically conductive material of the contact (4).
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11 , gekennzeichnet durch eine Kontaktelektrode (30), bestehend aus halbrunden, rillenförmigen Kontakten an der Mantelfläche der Kontaktelektrode zur elektrochemischen Draht- und Fadenbehandlung.12. Device according to claims 1 to 11, characterized by a contact electrode (30) consisting of semicircular, groove-shaped contacts on the outer surface of the contact electrode for electrochemical wire and thread treatment.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Antrieb der Kontaktelektroden durch das Gut selbst, mittels mindestens einer Perforation im Gut, und entsprechende Erhöhungen in den Kontaktelektroden (30) und Umlenkwalzen (24).13. Device according to claims 1 to 12, characterized by a drive of the contact electrodes by the material itself, by means of at least one perforation in the material, and corresponding increases in the contact electrodes (30) and deflection rollers (24).
14. Verfahren zum ein- oder beidseitigen elektrochemischen Metallisieren,14. Method for one-sided or two-sided electrochemical metallization,
Ätzen, Oxidieren und Reduzieren von bandförmigem Gut von Rolle zu Rolle in elektrolytischen Durchlaufanlagen oder Bandanlagen, insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung nach Patentanspruch 1 , bestehend aus denEtching, oxidizing and reducing tape-like material from roll to roll in electrolytic continuous systems or belt systems, in particular using the device according to claim 1, consisting of the
Verfahrensschritten: a) Förderung des Gutes durch einen mit Elektrolyt gefüllten Arbeitsbehälter, b) In-Kontakt-Bringen des Gutes mit dem Elektrolyten, c) Kreislaufförderung des Elektrolyten durch den Arbeitsbehälter und durch Elektrolytkonditionierungseinrichtungen, d) Antreiben und Versetzen der Kontaktelektrode(n) in Rotation mit einerSteps: a) conveying the goods through a work tank filled with electrolyte, b) bringing the goods into contact with the electrolyte, c) circulating the electrolyte through the work tank and through electrolyte conditioning devices, d) driving and setting the contact electrode (s) in rotation with one
Umfangsgeschwindigkeit, die so groß ist, dass zwischen dem Gut und den Kontaktstreifen am Umfang der Kontaktelektrode(n) keine Relativgeschwindigkeit auftritt, e) Berühren der Oberfläche des zu behandelnden Gutes durch teilweises Umschlingen der Kontaktelektrode durch das Gut und damit elektrischesCircumferential speed that is so great that there is no relative speed between the material and the contact strips on the circumference of the contact electrode (s), e) touching the surface of the material to be treated by partially wrapping the contact electrode through the material and thus electrical
Kontaktieren der Oberfläche (2) des Gutes durch die Kontaktstreifen (3) der Kontaktelektrode(n) (30) während des Durchlaufes durch den Arbeitsbehälter (20), f) Bildung von elektrolytischen Kleinzellen (9) an der Oberfläche (2) des Gutes, die momentan von einem Kontakt (4) der Kontaktelektrode elektrisch kontaktiert ist und die einer Gegenelektrode (7) gegenübersteht, g) Zuführen von Badstrom der Badstromquelle (12) über eine zweipolige Stromübertragungseinrichtung (10,11) und über elektrische Leiter (8) zu den Kleinzellen (9), h) elektrolytische Behandlung des Gutes in den Kleinzellen während derContacting the surface (2) of the good through the contact strips (3) of the contact electrode (s) (30) during the passage through the working container (20), f) formation of small electrolytic cells (9) on the surface (2) of the good, which is currently electrically contacted by a contact (4) of the contact electrode and which is opposite a counter electrode (7), g) supplying bath current to the bath current source (12) via a two-pole current transmission device (10, 11) and via electrical conductors (8) to the Small cells (9), h) electrolytic treatment of the goods in the small cells during the
Rotation der Kontaktelektrode, i) selbsttätiger Austausch des Elektrolyten in dem Bereich der Kontaktelektrode, der momentan nicht mit dem Gut in Kontakt steht, j) fortlaufende Rotation der Kontaktelektrode(n) und damit fortlaufende elektrochemische Behandlung des Gutes, das sich jeweils im Kontaktie- rungsbereich der rotierenden Kontaktelektrode(n) befindet.Rotation of the contact electrode, i) automatic exchange of the electrolyte in the area of the contact electrode that is currently not in contact with the good, j) continuous rotation of the contact electrode (s) and thus continuous electrochemical treatment of the good, which is in the contacting area the rotating contact electrode (s).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrolytischen Behandlung mehrere Kontaktelektroden (30) zueinander mit unter- schiedlichem Abstand angeordnet sind und dass dadurch alle Oberflächenbereiche des Gutes elektrochemisch statistisch gleich lang behandelt werden. 15. The method according to claim 14, characterized in that for the electrolytic treatment a plurality of contact electrodes (30) are arranged at different distances from each other and that thereby all surface areas of the goods are treated with the same electrochemical statistical length.
16. Verfahren nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (4) der Kontaktelektroden (30) in Entmetallisierungszellen, die im Arbeitsbehälter an den Kontaktelektroden (30) mit Entmetallisierungs- elektroden (14) gebildet werden, mittels einer Entmetallisierungsstromquelle (13) elektrolytisch entmetallisiert werden.16. The method according to claims 14 and 15, characterized in that the contacts (4) of the contact electrodes (30) in demetallization cells, which are formed in the working container on the contact electrodes (30) with demetallization electrodes (14), by means of a demetallization current source ( 13) be demetallized electrolytically.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen der Gegenelektroden (7) mittels eines Kollektorrades (31) nur dann mit der Badstromquelle (12) in Kontakt sind, wenn durch die Umschlingung des Gutes (1) um die Kontaktelektrode (30) temporär eine Kleinzelle (9) gebildet wurde.17. The method according to claims 14 to 16, characterized in that the groups of counter-electrodes (7) by means of a collector wheel (31) are only in contact with the bath current source (12) when the material is looped around (1) Contact electrode (30) temporarily a small cell (9) was formed.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kontaktelektroden eines Arbeitsbehälters von einer einzigen Badstromquelle (12) versorgt werden.18. The method according to claims 14 to 17, characterized in that all the contact electrodes of a working container are supplied by a single bath current source (12).
19. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktelektrode eines Arbeitsbehälters individuell mit Badstrom ver- sorgt wird.19. The method according to claims 14 to 17, characterized in that each contact electrode of a working container is individually supplied with bath current.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung von Drähten und Fäden diese durch halbrund ausgebildete, rillenförmige Kontakte am Umfang der Kontaktelektrode geführt und elektrisch kontaktiert werden.20. The method according to claims 14 to 19, characterized in that for the treatment of wires and threads, these are guided through semicircular, groove-shaped contacts on the circumference of the contact electrode and electrically contacted.
21. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Elektrolyt aus einem Hohlraum im Inneren der Kontaktelektrode durch Öffnungen in den Gegenelektroden in die elektrolytischen Kleinzellen (9) ein- geleitet wird. 21. The method according to claims 14 to 20, characterized in that electrolyte is introduced from a cavity inside the contact electrode through openings in the counter electrodes into the small electrolytic cells (9).
22. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelektrode an der Mantelfläche von elektrisch isolierenden Blenden an den Stellen abgedeckt wird, die zur elektrochemischen Behandlung des Gutes nicht benutzt werden.22. The method according to claims 14 to 21, characterized in that the contact electrode on the outer surface is covered by electrically insulating screens at those points which are not used for the electrochemical treatment of the goods.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass aus Sprührohren oder Düsenstöcken die Kontaktelektroden und/oder das Gut mit Elektrolyt angesprüht werden.23. The method according to claims 14 to 22, characterized in that the contact electrodes and / or the material are sprayed with electrolyte from spray tubes or nozzle sticks.
24. Verfahren nach den Ansprüchen 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelektroden durch ein perforiertes bandförmiges Gut in Rotation versetzt werden. 24. The method according to claims 14 to 23, characterized in that the contact electrodes are set in rotation by a perforated band-shaped material.
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