JP2022518053A - 電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステム、該薄膜アノードシステムを使用して処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の電解析出のための方法、およびそのような方法により処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出のための薄膜アノードシステムの使用に関する。

Description

本発明は、電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステムに関する。

本発明は、薄膜アノードシステムを使用して処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の電解析出のための方法、およびそのような方法により処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出のための薄膜アノードシステムの使用にさらに関する。

他の金属または金属被覆プラスチック上での、被覆と呼ばれる、金属または金属合金の電気化学析出は、表面の性能を高め、表面に装飾を施し、表面の抵抗を高めるために確立された技術である（Ｐｒａｋｔｉｓｃｈｅ Ｇａｌｖａｎｏｔｅｃｈｎｉｋ、Ｅｕｇｅｎ Ｇ． Ｌｅｕｚｅ Ｖｅｒｌａｇ）。金属または金属合金の電気化学析出は、通常、電解液で満たされた電解セル内へ浸るアノードおよびカソードを使用して実施される。これら２つの電極（アノードおよびカソード）間の電位の印加時、金属または金属合金は基板（カソード）上に析出される。

いくつかの場合には、この構成は変化し、電解液が半透膜により陰極液区画（カソード空間内の電解液）と陽極液区画（アノード空間内の電解液）とに分割されている電解セルが設けられる。本明細書において、基板（カソード）は、析出される金属イオンを含有する陰極液内に浸る。電位の印加時、電流が陽極液経由で薄膜を通って陰極液内へ流れる。

米国特許出願公開第２０１７／０１６１３７（Ａ１）号が、ウェーハ上に銅をめっきする電気めっき処理装置に言及しており、槽内の不活性アノードがアノード膜管内にアノードワイヤを有する。

ＷＯ２００４／０１３３８１Ａ２が、銅電着のための電気化学めっきシステムを開示しており、該システムはめっきセルを含み、該めっきセルは、一般に、陽極液区画と陰極液区画との間に配設されているイオン交換膜を含む。

ＷＯ２００９／１２４３９３Ａ１が、鉄に富む硫酸塩廃棄物、鉱業残留物（ｍｉｎｉｎｇ ｒｅｓｉｄｕｅ）、および酸洗液からの金属鉄値（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｉｒｏｎ ｖａｌｕｅ）および硫酸値（ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｖａｌｕｅ）の回復のための電気化学プロセスに言及している。

ＷＯ２００４／０５９０４５Ａ２が、基本部材とシールドとを含む、電気めっきに使用されるアノードに言及しており、該シールドは薄膜を含むことが好ましい。

ＧＢ２１０３６５８Ａが、間に配置されているイオン交換膜を伴うカソードとアノードとを含む電解装置に言及している。

ＤＥ２０２０１５００２２８９Ｕ１が、亜鉛ニッケル合金の電解析出のための方法において、薄膜を含むアノードシステムを開示している。

米国特許出願公開第２０１１０３１１２７（Ａ１）号（ヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ））が、アノードおよびカソードを有する、亜鉛ニッケル被覆をめっきするアルカリ性電気めっき槽を開示しており、該アノードは、イオン交換膜により、アルカリ性電解液から分離されている。

しかし、亜鉛ニッケル被覆をめっきするそのような「古典的手法」において、薄膜とそれぞれのアノードとの間の距離は、十分な陽極液体積を設備して十分な電流を確実にするために、大きい。陽極液区画のためのそのような大空間要求は得られないことが多い。さらに、それは、陽極液がメンテナンスのために交換されなければならない場合、大量の陽極液の供給を必要とし、その後の廃水処理のためのとてつもない努力の原因となる。陽極液は、一般的に、含まれている一定量の硫酸、詳細には水中に１０パーセントの硫酸を有する水溶液である。

米国特許出願公開第２０１１０３１１２７（Ａ１）号の代替的手法では、米国特許出願公開第２０１３／０２６４２１５（Ａ１）号（ユミコア社（Ｕｍｉｃｏｒｅ））が、単に陰極液内へ浸すことの結果としての電解被覆の析出のための、電気めっきセル内での使用に適しているように構成されているアノードシステムを開示しており、陰極液内へ浸した後、陰極液は、カチオンまたはアニオンに透過性の膨潤高分子膜により、アノードから分離され、該高分子膜はアノードと直接接触しており、カソードと直接接触しておらず、膜は、多層構造により、電解液透過性のホルダおよび圧縮デバイスによりアノード上に固定されており、それによりアノードとの薄膜の良好な接触が確実になる。

いかなる陽極液空間もなく動作する前記代替システムは、システムが費用のかかる改良作業なしで既存のプラント内で直接実施され得るように、既存の膜電解システムを単純化しようとして来た。それに使用可能な高分子膜は、理想的には全表面に亘ってアノードとの直接接触を確立することができるべきである。アノードとの理想的な直接接触が確立されることが重要であり、すなわち薄膜とアノード材料との間に間隙が存在してはならないことが好ましい。高分子膜とアノードとの間の非常に密接した結合の場合には、有利な電流がもたらされ、それにより、結果的により低いセル電圧がもたらされる。

しかし、いかなる陽極液区画も有さないそのようなシステムの産業上の利用可能性は、金析出槽などの、もっぱら１日当たり２時間０．５アンペアで実施する特定の小規模電解プロセスに非常に限定される。次に、膨潤高分子膜を通るイオンの拡散は十分である。しかし、（一般的に１日当たり最大１００００アンペア時間を必要とする）産業亜鉛ニッケル析出プロセスのためになど、印加がより長い印加時間を必要とする場合、陽極液区画のない膨潤高分子膜が常に十分なイオンを供給して析出プロセスを実行し続けることができない。

米国特許出願公開第２０１７／０１６１３７号明細書 国際公開第２００４／０１３３８１号 国際公開第２００９／１２４３９３号 国際公開第２００４／０５９０４５号 英国特許出願公開第２１０３６５８号明細書 独国実用新案第２０２０１５００２２８９号明細書 米国特許出願公開第２０１１０３１１２７号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２６４２１５号明細書

先行技術を考慮して、本発明の目的は、したがって、既知の先行技術システムの前述の欠点を示さない、薄膜アノードシステムおよび電解亜鉛ニッケル合金析出のための方法を提供することであった。

詳細には、本発明の目的は、陽極液の体積が最小限にされるべきであると同時に、処理される基板上に亜鉛ニッケル合金層を析出することができる、薄膜アノードシステムおよび析出方法を提供することであった。

さらに、本発明の目的は、廃水処理の莫大なコストが最小限にされるかまたは理想的には完全に回避される、薄膜アノードシステムおよび析出方法を提供することであった。

これらの目的、およびまた明記されていないが序論により本明細書において検討されている関連からすぐに導き出されるかもしくは認識できるさらなる目的が、請求項１の全特徴を有する薄膜アノードシステムにより達成される。本発明の薄膜アノードシステムに対する適切な修正が従属請求項２から８までにおいて保護されている。さらに、請求項９が、そのような本発明の薄膜アノードシステムを使用して処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の電解析出のための方法を特許請求している。前記方法の適切な修正が、従属請求項１０から１４までにおいて保護されている。さらに、請求項１５が、そのような方法により処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出のためのそのような薄膜アノードシステムの使用を特許請求している。

本文は、一般に、システムが少なくとも反応槽と、少なくとも第１の薄膜と、少なくともアノードと、少なくともカソードと、少なくとも第１の陽極液区画と、少なくとも陰極液区画とを含み、少なくとも第１の薄膜はアノードとカソードとの間に配置されており、少なくとも第１の薄膜は、０．５ｍｍから５ｍｍまで、好ましくは０．７５ｍｍから４ｍｍまで、より好ましくは１ｍｍから３ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有することを特徴とする、電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステムに言及している。

しかし、本発明は、
－少なくとも反応槽と、
－少なくとも第１の薄膜と、
－少なくともアノードと、
－少なくともカソードと、
－少なくとも第１の陽極液区画と、
－少なくとも陰極液区画と
を含み、
少なくとも第１の薄膜はアノードとカソードとの間に配置されており、少なくとも第１の薄膜は、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有する、
電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステムであって、
複数の開口部を有する少なくとも第１の非金属前板と、少なくとも非金属容器とをさらに含み、前記少なくとも第１の非金属前板および前記非金属容器は、少なくとも第１の薄膜と、アノードと、第１の薄膜とアノードとの間の少なくとも第１の陽極液区画と共に、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットを形成し、
アノードは、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニット全体が反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットから個々に除去されるかまたはそれに個々に挿入されることが可能である、
ことを特徴とする、薄膜アノードシステムに言及している。

少なくとも第１の薄膜が、０．７５ｍｍから４ｍｍまで、好ましくは１ｍｍから３ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有することを特徴とする本発明の薄膜アノードシステムが好適である。

したがって、既知の先行技術システムの前述の欠点を示さない、電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステムを提供することが、予測不可能な方法で可能である。

それに加えて、陽極液の体積が最小限にされると同時に、処理される基板上に亜鉛ニッケル合金層を析出することができる薄膜アノードシステムが提供される。

さらに、廃水処理の莫大なコストが最小限にされるかまたはさらに理想的には完全に回避される薄膜アノードシステムが提供される。

陽極液区画の体積を画定する、薄膜とそれぞれのアノードとの間の距離の減少は、記載した先行技術を凌ぐ前記の前述の利点、すなわちその後に配置されている廃水処理装置において処理されなければならない陽極液体積の大幅な減少自体およびその陽極液体積の大幅な減少の終了、をもたらしている。

驚くことに、そのような短い距離への距離の短縮は、そのような薄膜アノードシステムが、本明細書と比較して膨大な量の陽極液体積を含むヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）の「古典的手法」と比較して、ずっと少ない設置空間を必要とするというさらなる利点をもたらすことが、見出された。

産業規模の適用において、その後に配置されている廃水処理装置において処理されるヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）の陽極液体積が、一般的に、亜鉛ニッケル析出プロセスに関して１０００ｌと３０００ｌの間であるように選択され、一方、本発明の薄膜アノードシステムは、ちょうど１００ｌの、その後に配置されている廃水処理装置において処理される陽極液体積を含む。

産業規模の適用において、ヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）の薄膜アノードシステムでは、それぞれの薄膜とアノードとの間の距離は約４５ｍｍであり、一方、本明細書における距離はずっと小さい（最大５ｍｍ）。

これは、薄膜アノードシステム全体の寸法が最小化され得るというさらなる利点をもたらす。

本明細書に用いられている「薄膜アノードシステム」という用語は、本発明による電解亜鉛ニッケル合金析出に使用された場合、少なくとも反応槽と、少なくとも薄膜と、少なくともアノードと、少なくともカソードとを含むシステムを指す。そのようなシステムのこれらの基本部分は、常に、膜ベースの電解亜鉛ニッケル合金析出システムにおいて使用される。

本明細書において、膜の配置は反応槽の部分を画定し、それらは陽極液区画および陰極液区画を示す。この用語は、一般的に、電気めっき産業において、アノードおよびカソード（最も一般的には、処理される基板）を用いて動作する膜ベースのシステムに関して用いられる。

本発明は、（薄膜アノードシステムおよび析出のための方法どちらも）バレルめっきプロセスおよびラックめっきプロセスに適切であることが分かった。

本明細書に用いられている「距離」という用語は、本発明による電解亜鉛ニッケル合金析出に使用された場合、アノードの表面の部位と、最も近接する薄膜の対向して配置されている表面の部位との間の距離を指す。

本明細書において、それぞれの薄膜までのアノードのそれぞれの表面の一定距離を与えるために、それぞれの薄膜に平行に配置されている平坦なアノードを活用することが有利である。

本明細書において、それぞれの薄膜、好ましくは平坦な薄膜までのアノード、好ましくは平坦なアノードのそれぞれの表面の一定距離を与えるために、アノード、好ましくは平坦なアノードに平行に配置されている平坦な薄膜を活用することがさらに有利である。

最も好適な実施形態では、平坦な薄膜が平坦なアノードに平行に配置されており、互いに当接して対向して配置されている、薄膜のそれぞれの表面全体およびアノードに亘る、薄膜のそれぞれの表面とアノードとの間の一定距離をもたらしている。

アノードおよび薄膜の前述の変形形態も当然適切であり、下記において各さらなる実施形態に関して明確に反復されていない場合にも、本発明の他の全ての実施形態のために提供されている。

本文の全般的開示によれば、薄膜アノードシステムは、複数の開口部を有する少なくとも第１の非金属前板と、少なくとも非金属容器とをさらに含むことが好ましく、前記少なくとも第１の非金属前板および前記非金属容器は、少なくとも第１の薄膜と、アノードと、第１の薄膜とアノードとの間の少なくとも第１の陽極液区画と共に、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットを形成する。

少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットが、少なくとも第１の非金属前板を非金属容器と共にカプセル化することにより、少なくとも第１の薄膜と、少なくとも第１の陽極液区画と、アノードとの少なくとも第１のカプセル化をもたらし、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第１の非金属前板の前記少なくとも第１のカプセル化を封止する少なくとも第１の封止要素をさらに含む、本発明の薄膜アノードシステムが好適である。

これは、そのような片面薄膜アノードモジュラーユニットが非常に小型の設計を実現し、片面薄膜アノードモジュラーユニット全体を反応槽から除去することまたはそれに挿入することによる交換などのメンテナンス作業を容易にするという利点をもたらす。

そのような片面薄膜アノードモジュラーユニットは、通常はＰＰ（ポリプロピレン）で作製されている少なくとも第１の非金属前板の複数の開口部をイオンが通過して、少なくとも第１の薄膜に達することができるように、かつ前記少なくとも第１の薄膜を通って移動して少なくとも第１の陽極液区画に到達するように設けられており、逆の場合も同じである。

好適な実施形態では、薄膜アノードシステムは、複数の開口部を有する少なくとも第２の非金属前板と、少なくとも第２の薄膜と、少なくとも第２の薄膜とアノードとの間の少なくとも第２の陽極液区画とをさらに含み、アノードは、第１のアノード表面を含む少なくとも第１の面と、第２のアノード表面を含む少なくとも第２の面とを含み、アノードの第１の面はアノードの第２の面に対向して配置されており、アノードの第１の面上に、少なくとも第１の薄膜および少なくとも第１の非金属前板がアノードの第１の面の表面に平行に配置されており、一方、アノードの第２の面上に、少なくとも第２の薄膜および少なくとも第２の非金属前板がアノードの前記第２の面の表面に平行に配置されており、少なくとも第１の薄膜および少なくとも第２の薄膜は、少なくとも第１の非金属前板および少なくとも第２の非金属前板と、非金属容器と、少なくとも第１の陽極液区画および少なくとも第２の陽極液区画と、アノードと共に、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットを形成する。

その好適な実施形態では、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、少なくとも第１の非金属前板を非金属容器と共にカプセル化することにより、少なくとも第１の薄膜と、少なくとも第１の陽極液区画と、アノードとの少なくとも第１のカプセル化をもたらし、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第１の非金属前板の前記少なくとも第１のカプセル化を封止する少なくとも第１の封止要素をさらに含み、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、少なくとも第２の非金属前板を非金属容器と共にカプセル化することにより、少なくとも第２の薄膜と、少なくとも第２の陽極液区画と、アノードとの少なくとも第２のカプセル化をさらにもたらし、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第２の非金属前板の前記少なくとも第２のカプセル化を封止する少なくとも第２の封止要素をさらに含む。

これは、そのような両面薄膜アノードモジュラーユニットが非常に小型の設計を実現し、両面薄膜アノードモジュラーユニットを反応槽から除去することまたはそれに挿入することによる交換などのメンテナンス作業を容易にするという利点をもたらす。前述されている片面薄膜アノードモジュラーユニットに加えて、それは、そのようなさらにより小型の設計が、１つだけの両面薄膜アノードモジュラーユニット、すなわち両面薄膜アノードモジュラーユニットの各面上の１つ、を併用しながら、２つの薄膜を活用することを可能にするというさらなる利点をもたらす。これは、アノード全体を節約することにより、そのようなシステムの空間要求をさらに減少させる。

本文の全般的開示によれば、アノードは、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニット全体または少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニット全体が反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットまたは少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットから個々に除去され得るかまたはそれに個々に挿入され得ることが好ましい。

本発明の薄膜アノードシステムでは、アノードは、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニット全体が反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットから個々に除去され得るかまたはそれに個々に挿入され得る。

アノードが、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニット全体が反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットから個々に除去され得るかまたはそれに個々に挿入され得ることを特徴とする、本発明の薄膜アノードシステムが好適である。これは、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットに適用される。

本発明の文脈において、この「ｃａｎ ｂｅ」は「アノードが［それぞれのモジュラーユニット］から個々に除去されるかまたはそれに個々に挿入されるようになされている」を意味する。

そのような実施形態は、アノードだけを除去するかまたは挿入するために、少数のねじなどの、本明細書において構成されている少数の固定要素を開放する容易化可能性（ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｄ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）をもたらす。これは、薄膜アノードシステム全体、詳細には片面薄膜アノードモジュラーユニットまたは両面薄膜アノードモジュラーユニットを反応槽から除去せざるを得ないかまたはそれに挿入せざるを得ないようにするよりも、使用済みアノードのはるかにより容易なメンテナンスおよび交換を可能にする。

一実施形態では、各薄膜が各アノードと直接接触していない。

本発明による薄膜とアノードとの間の距離の所定の範囲は、下限の側のみにおいて、構造状況に限定される。（特許請求されている範囲の下限により与えられる）ある距離において、薄膜とアノードとの間の十分な陽極液体積の設備を確実にしてシステムを動作させ続けることが依然としてあまりに困難であろう。アノードの表面上の小さい陽極液フィルムが、プロセスを進行させ続けるために保たれなければならない。したがって、本実施形態は、ユミコア社（Ｕｍｉｃｏｒｅ）（上記の発明の背景参照）が直接接触薄膜アノードを供給するので、本発明がそれを設けることに重点を置いていないことを再度述べる。

一実施形態では、各薄膜はカチオンイオン交換膜であり、かつ／または各アノードは不溶性アノード、好ましくはイリジウム被覆混合金属酸化物アノードである。

さらに、また、本発明の目的は、
－少なくとも反応槽と、
－少なくとも第１の薄膜と、
－少なくともアノードと、
－少なくともカソードと、
－少なくとも第１の陽極液区画と、
－少なくとも陰極液区画と
を含む少なくとも薄膜アノードシステムを使用することを特徴とする、処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の電解析出のための方法であって、
少なくとも第１の薄膜がアノードとカソードとの間に配置されており、少なくとも第１の薄膜は、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有することを特徴とする、方法、により解決される。

本発明の薄膜アノードシステムに関する前述は、本発明の方法に同様に適用されることが好ましい。

少なくとも第１の薄膜が、０．７５ｍｍから４ｍｍまで、より好ましくは１ｍｍから３ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有する、本発明の方法が好適である。

薄膜アノードシステムが本発明の薄膜アノードシステムであり、最も好ましくは好適であると上記で考えられているものである、本発明の方法がより好適である。

前述されている方法が、それぞれの本発明の薄膜アノードシステムの様々な実施形態に関して前述されている利点をもたらす。さらに、そのような方法が、ヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）の技術と比較して薄膜からアノードまでの大きく短縮した距離により画定されている大きく減少した陽極液体積に起因する、ポンプなどの支持設備の小型化を可能にする。

本方法の好適な実施形態では、本方法は、少なくとも陽極液を薄膜アノードシステムの少なくとも第１の陽極液区画へまたは少なくとも第１および第２の陽極液区画へ供給するために、少なくとも陽極液体積流に関して制御しかつ／または調整する少なくとも陽極液供給システムを含み、前記陽極液供給システムは、少なくとも陽極液タンクと、少なくとも投与ポンプと、少なくとも投与ノズルとを含み、陽極液体積流は陽極液タンクから投与ポンプへ、さらに投与ノズルへ、さらに薄膜アノードシステムの少なくとも第１の陽極液区画または少なくとも第１および第２の陽極液区画へ流れる。

そのような陽極液供給システムは、陽極液タンクが、大きく減少した陽極液体積（廃水処理に関する上記の説明を参照、１０００ｌから３０００ｌまでの代わりに約１００ｌ）に起因するヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）の技術と比較して、はるかにより小さく選択され得るという利点をもたらす。顧客は、週に１度陽極液タンク全体を交換することを余儀なくされることが多い。これは、１０００ｌまたは３０００ｌを１００ｌに減少することによって、陽極液の化学自体のかつ顧客の現場でその後必要とされる廃水処理のコストを大きく削減することを強調する。

本発明のより好適な実施形態では、陽極液供給システムは、陽極液体積流を制御しかつ／または調整するための流量計およびボール弁を使用していない。

このより好適な実施形態は、費用のかかる流量計およびボール弁を回避することにより、顧客に関するコストを削減する。投与ノズルは、投与ポンプから薄膜アノードシステムの陽極液区画までそれぞれの陽極液誘導ライン内に一定の高い陽極液体積圧力をもたらし、それにより、電解亜鉛ニッケル析出法における、複数の、好ましくは最大１００の薄膜アノードシステムの一定の安全な支持が可能になる。

本方法の好適な実施形態では、陽極液体積流は、陽極液供給システムが閉循環システム（ｃｌｏｓｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）であるように制御されかつ／または調整され、薄膜アノードシステムの少なくとも第１の陽極液区画または少なくとも第１および第２の陽極液区画を再度離れた後、陽極液体積流は最初の陽極液タンクへ流れ戻る。

そのような陽極液供給システムは、廃水処理が無関係かつ取るに足らなくなるという利点をもたらし、それにより、顧客の現場において莫大なコストが削減される。

本方法の好適な実施形態では、陽極液は水性液体、好ましくは純粋な蒸留水である。

本発明の本実施形態は、化学物質の使用を回避しかつ代わりに理想的な場合には純粋な蒸留水（環境保全技術）を使用するという利点をもたらす。そのような純粋な蒸留水の使用は、薄膜とアノードとの間の距離が常にかなり長い（ヒレブランド社（Ｈｉｌｌｅｂｒａｎｄ）で約５０ｍｍ）かまたはさらにはより短い（ユミコア社（Ｕｍｉｃｏｒｅ）で０ｍｍ）ため、今まで実行されて来なかった。距離が、請求項１において与えられている上限より上で選択される場合、距離は純粋な蒸留水を活用するには長過ぎ、それは、電解析出法を開始することが可能であるには低過ぎる電気電導性を有する。初期電流はゼロに近いと考えられ、水から十分な水素イオンを生成することにおける失敗を引き起こす。これは、請求項１において特許請求されている距離範囲が無作為に選択されておらず、本発明のシステムおよび方法に必要とされていることを強調する。

本方法の好適な実施形態では、陽極液は実質的にいかなる酸も含まず、好ましくは酸を完全に含まず、詳細には鉱酸を含まず、特に硫酸を含まない。

一般的に使用される陽極液は、純粋な蒸留水の代わりに、５％と１０％の間の硫酸を含む。陽極液中の硫酸濃度に関して注意するために必要な人員が顧客の現場でもはや得られないことが非常に多い。顧客の現場は、通常、時々硫酸を添加して必要範囲内で陽極液中のそれぞれの濃度を保つことなど、いかなるメンテナンス要求もない自動システムを有したい。

さらに、そのような本発明の薄膜アノードシステムが、そのような本発明の方法を実行することにより処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出に使用され得る。

本発明は、
－少なくとも反応槽と、
－少なくとも第１の薄膜と、
－少なくともアノードと、
－少なくともカソードと、
－少なくとも第１の陽極液区画と、
－少なくとも陰極液区画と
を含む、薄膜アノードシステムの使用であって、
少なくとも第１の薄膜がアノードとカソードとの間に配置されており、少なくとも第１の薄膜が、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有することを特徴とし、
（好ましくは好適であると考えられている）本発明による方法により処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出のための、
薄膜アノードシステムの使用に言及している。

本発明の薄膜アノードシステムおよび本発明の方法に関する前述は本発明の使用に同様に適用できることが好ましい。

少なくとも第１の薄膜が、０．７５ｍｍから４ｍｍまで、より好ましくは１ｍｍから３ｍｍまでに及ぶ、アノードまでの距離を有する、本発明の使用は好適である。

薄膜アノードシステムが本発明の薄膜アノードシステム、最も好ましくは好適であると上記で考えられている薄膜アノードシステムである、本発明の使用がより好適である。

本発明は、このように、必要な陽極液体積を最小限にするという問題に対処して、廃水処理のための最小限の努力、さらに理想的には廃水処理の完全な回避をもたらし、一方、同時に、本発明の好適な実施形態では、いかなる量の硫酸も含まない純粋な蒸留水が陽極液として使用されることが可能であり、それは今まで可能でなかったことである。

本発明の原理をある特定の実施形態に関連して説明し、例示目的で与えたが、当然のことながら、本明細書を読むと、その様々な修正が当業者に明らかになるであろう。したがって、当然のことながら、本明細書において開示されている本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るそのような修正を含めることが意図されている。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限される。

Claims (15)

1. －少なくとも反応槽と、
   －少なくとも第１の薄膜と、
   －少なくともアノードと、
   －少なくともカソードと、
   －少なくとも第１の陽極液区画と、
   －少なくとも陰極液区画と
   を含み、
   前記少なくとも第１の薄膜は前記アノードと前記カソードとの間に配置されており、前記少なくとも第１の薄膜は、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、前記アノードまでの距離を有する、電解亜鉛ニッケル合金析出のための薄膜アノードシステムであって、
   前記薄膜アノードシステムは、複数の開口部を有する少なくとも第１の非金属前板と、少なくとも非金属容器とをさらに含み、前記少なくとも第１の非金属前板および前記非金属容器は、前記少なくとも第１の薄膜と、前記アノードと、前記第１の薄膜と前記アノードとの間の前記少なくとも第１の陽極液区画と共に、少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットを形成し、
   前記アノードは、前記少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニット全体が前記反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、前記少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットから個々に除去されるかまたはそれに個々に挿入されることが可能である、
   ことを特徴とする、薄膜アノードシステム。
2. 前記少なくとも第１の薄膜は、０．７５ｍｍから４ｍｍまで、好ましくは１ｍｍから３ｍｍまでに及ぶ、前記アノードまでの距離を有することを特徴とする、請求項１に記載の薄膜アノードシステム。
3. 前記少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記少なくとも第１の非金属前板を前記非金属容器と共にカプセル化することにより、前記少なくとも第１の薄膜と、前記少なくとも第１の陽極液区画と、前記アノードとの少なくとも第１のカプセル化をもたらし、前記少なくとも片面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第１の非金属前板の前記少なくとも第１のカプセル化を封止する少なくとも第１の封止要素をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜アノードシステム。
4. 前記薄膜アノードシステムは、複数の開口部を有する少なくとも第２の非金属前板と、少なくとも第２の薄膜と、前記少なくとも第２の薄膜と前記アノードとの間の少なくとも第２の陽極液区画とをさらに含み、前記アノードは、第１のアノード表面を含む少なくとも第１の面と、第２のアノード表面を含む少なくとも第２の面とを含み、前記アノードの前記第１の面は前記アノードの前記第２の面に対向して配置されており、前記アノードの前記第１の面上に、前記少なくとも第１の薄膜と前記少なくとも第１の非金属前板とが前記アノードの前記第１の面の前記表面に平行に配置されており、前記アノードの前記第２の面上に、前記少なくとも第２の薄膜と前記少なくとも第２の非金属前板とが前記アノードの前記第２の面の前記表面に平行に配置されており、前記少なくとも第１の薄膜および前記少なくとも第２の薄膜は、前記少なくとも第１の非金属前板および前記第２の非金属前板と、前記非金属容器と、前記少なくとも第１の陽極液区画および前記少なくとも第２の陽極液区画と、前記アノードと共に、少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットを形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜アノードシステム。
5. 前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記少なくとも第１の非金属前板を前記非金属容器と共にカプセル化することにより、前記少なくとも第１の薄膜と、前記少なくとも第１の陽極液区画と、前記アノードとの少なくとも第１のカプセル化をもたらし、前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第１の非金属前板の前記少なくとも第１のカプセル化を封止する少なくとも第１の封止要素をさらに含み、前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記少なくとも第２の非金属前板を前記非金属容器と共にカプセル化することにより、前記少なくとも第２の薄膜と、前記少なくとも第２の陽極液区画と、前記アノードとの少なくとも第２のカプセル化をさらにもたらし、前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットは、前記非金属容器を伴う前記少なくとも第２の非金属前板の前記少なくとも第２のカプセル化を封止している少なくとも第２の封止要素をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の薄膜アノードシステム。
6. 前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニット全体が前記反応槽から除去されなければならないかまたはそれに挿入されなければならないことなく、前記少なくとも両面薄膜アノードモジュラーユニットから前記アノードが個々に除去され得るかまたはそれに個々に挿入され得ることを特徴とする、請求項４または５に記載の薄膜アノードシステム。
7. 各薄膜は各アノードと直接接触していないことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の薄膜アノードシステム。
8. 各薄膜はカチオンイオン交換膜であること、および／または各アノードは不溶性アノード、好ましくはイリジウム被覆混合金属酸化物アノードであることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の薄膜アノードシステム。
9. －少なくとも反応槽と、
   －少なくとも第１の薄膜と、
   －少なくともアノードと、
   －少なくともカソードと、
   －少なくとも第１の陽極液区画と、
   －少なくとも陰極液区画と
   を含む少なくとも薄膜アノードシステムを使用することを特徴とする、処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の電解析出のための方法であって、
   前記少なくとも第１の薄膜が前記アノードと前記カソードとの間に配置されており、前記少なくとも第１の薄膜が、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、前記アノードまでの距離を有することを特徴とする、方法。
10. 前記方法は、前記薄膜アノードシステムの前記少なくとも第１の陽極液区画へまたは前記少なくとも第１および第２の陽極液区画へ少なくとも陽極液を供給するために、少なくとも陽極液体積流を制御しかつ／または調整する少なくとも陽極液供給システムを含み、前記陽極液供給システムは、少なくとも陽極液タンクと、少なくとも投与ポンプと、少なくとも投与ノズルとを含み、前記陽極液体積流は、前記陽極液タンクから前記投与ポンプまで、さらに前記投与ノズルまで、さらに前記薄膜アノードシステムの前記少なくとも第１の陽極液区画または前記少なくとも第１および第２の陽極液区画まで流れていることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 前記陽極液供給システムは、前記陽極液体積流を制御しかつ／または調整するために流量計およびボール弁を使用していないことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記陽極液体積流は、前記陽極液供給システムが閉循環システムであるように制御されかつ／または調整され、前記陽極液体積流は、前記薄膜アノードシステムの前記少なくとも第１の陽極液区画または前記少なくとも第１および第２の陽極液区画を再度離れた後、最初の陽極液タンクへ流れ戻ることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記陽極液は水性液体、好ましくは純粋な蒸留水であることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記陽極液は実質的にいかなる酸も含まない、好ましくは完全に酸を含まない、詳細には鉱酸を含まない、特に硫酸を含まないことを特徴とする、請求項９から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. －少なくとも反応槽と、
    －少なくとも第１の薄膜と、
    －少なくともアノードと、
    －少なくともカソードと、
    －少なくとも第１の陽極液区画と、
    －少なくとも陰極液区画と
    を含む薄膜アノードシステムの使用であって、
    前記少なくとも第１の薄膜が前記アノードと前記カソードとの間に配置されており、前記少なくとも第１の薄膜が、０．５ｍｍから５ｍｍまでに及ぶ、前記アノードまでの距離を有し、
    請求項９から１４のいずれか一項に記載の方法により処理される基板上での亜鉛ニッケル合金層の酸性またはアルカリ性電解析出のための、薄膜アノードシステムの使用。