KR100356308B1 - 금속 포일 제조용 애노드 구조 - Google Patents

금속 포일 제조용 애노드 구조 Download PDF

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Abstract

전해액 내에 부분적으로 잠기는 회전 드럼 표면상에 금속을 전착시키기 위한 전착 셀을 기술한다. 이 셀은 주 애노드 몸체부 및 애노드 확장부로 구성된 애노드를 포함한다. 주 애노드 몸체부는 드럼 곡률 반경보다 조금 큰 곡률 반경을 갖는 아치형 주 애노드 몸체 표면을 갖는다. 주 애노드 몸체부는 드럼에 인접한 전해액에 전체적으로 잠기며, 이들 사이에 전체적으로 균일한 간격이 형성된다. 애노드 확장부는 드럼과 마주하는 애노드 확장표면 및 상기 애노드 확장부를 통해 연장되는 적어도 하나의 개구를 갖는다. 애노드 확장부는 전해액 내에 배치되며, 그 일부분은 전해액 위로 연장되고 그리고 전해액은 개구를 통해 흐를 수 있다. 애노드 몸체 표면 및 애노드 확장부의 표면 상에 같은 전위를 생성하도록 전원이 주 애노드 몸체부 및 애노드 확장부에 접속되는바, 여기서 주 애노드 몸체부는 드럼과 주 애노드 몸체부가 인접하는 구역에서 드럼상에 제1 전류 밀도를 생성하고 그리고 애노드 확장부는 드럼과 애노드 확장부가 인접하는 구역에서 드럼상에 제2 전류 밀도를 제공한다. 제2 전류 밀도는 제1 전류 밀도보다 작거나 또는 같다.

Description

금속 포일 제조용 애노드 구조{ANODE STRUCTURE FOR MANUFACTURE OF METALLIC FOIL}
본 발명은 금속 전착(electrodeposit) 프로세스에 관한 것으로, 특히 이러한 프로세스들에 사용하기 위한 애노드에 관한 것이다. 본 발명은 고품질, 비다공성, 얇은 구리 포일을 형성하는데 특히 적합하며, 이에 특히 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 금속 포일들을 전기주조하거나 또는 구리 포일들을 보다 두껍게 형성하는데 유리한 응용을 찾을 것이다.
전착 포일을 형성하는 기본 기술은 여러 해에 걸쳐 크게 변화해왔다. 이러한 점에 있어서, 전착 구리 포일은 일반적으로 회전 드럼 캐소드를 구리 이온이 포함된 전해액에 담궈서 형성된다. 도전 물질로 이루어진 하나 이상의 아치형 구역들로 형성된 애노드는 전해액에 담궈져서 드럼 캐소드 근처에 위치하게 된다. 애노드는 드럼 캐소드와의 균일한 내부 전극 간격을 정의하기 위해서 일반적으로 드럼 캐소드 곡률을 따르는 표면을 갖도록 형성된다. 구리 포일은 전해액의 제한 전류 밀도 보다 낮은 전류 밀도를 갖는 전류를 애노드와 캐소드에 인가하여 회전 드럼 상에 형성된다. 전착 포일은 연속적인 포일 제조를 가능하도록 전해액으로부터 빠져 나오기 때문에 드럼 캐소드로부터 연속적으로 제거된다.
구리 포일의 실질적인 제조는 캐소드가 초기에 전해액에 들어갈 시에 드럼 캐소드 표면상에 있는 구리 원자들의 핵형성을 통해 시작한다. 구리는 드럼이 전해액을 통과하여 에너자이즈된(energized) 애노드를 지나 계속해서 회전하기 때문에 이들 구리 원자들 위로 계속해서 보강된다.
드럼 캐소드 표면 입구점에서의 전류 분포는 구리 핵형성 품질에 상당한 영향을 미친다. 이 점에 있어서, 구리 핵형성 프로세스는 빠르고, 드럼 캐소드 표면이 전해액에 들어가는 지점에서의 전류 밀도의 균일하고 가파른 증가는 드럼 상에 형성된 구리 밀도를 상당히 증가시킬 수 있고, 이는 차례로 결과 포일의 다공성을 감소시킬 수 있음이 알려져왔다. 즉, 드럼이 전해액에 들어갈 시의 드럼 표면에서의 빠른 전류 증가는 양질의 구리 핵형성에 중요한 것이다. 보다 얇은 포일에 대한 요구가 증가함에 따라, 드럼 표면에서의 초기 구리 핵형성은 비다공성 구리 포일을 보장하는데 보다 중요하게 되었다.
지금까지 공지된 전통적인 전해조는 통상적으로 전해액에 전체적으로 잠기는 애노드를 포함해왔다. 그러한 장치는 드럼 캐소드가 전해액에 들어갈 시에 느린 전류 "램핑업(ramping-up)"을 제공하며, 이는 차례로 드럼 캐소드 표면상에 불충분한 구리 핵형성을 야기한다. 이러한 느린 전류 램프업은 드럼 표면이 잠긴 애노드와 서로 방사상으로 마주볼 때까지 드럼 캐소드 표면상에 원하는 전류 밀도가 발생하지 않기 때문에 발생한다. 전류 램핑업 시간을 향상시키기 위해서, 잠긴 애노드의 정상(즉, 상측 에지)에 절연체 방호물을 위치시키는 것이 공지되었다. 이러한 장치는 잠긴 애노드하고만 비교하였을 때 전류 램프업을 향상시키는 반면, 이 문제를 완벽히 해결하지는 못한다. 구리 핵형성을 보다 향상시키기 위해서, 드럼 캐소드 표면 입구점의 전해 용액 표면 근처에 배치된 스트라익(strike) 애노드(제2 애노드)를 이용하는 기술이 공지되었다. 스트라익 애노드는 주 애노드보다 높은 전류 밀도로 에너자이즈된다. 이 장치가 갖는 문제는 제2 애노드, 즉 스트라익 애노드를 제어할 제2 정류기를 요구한다는 것이다. 또한, 구리 핵형성이 스트라익 애노드를 이용하여 향상될 지라도, 그러한 방법은 느린 전류 램핑업 문제를 전체적으로 해결하지 못한다.
O'Hara와 그밖의 사람들이 출원한 미국 특허 번호 5,833,819는 램핑업 시간을 줄이기 위해서 고체 스트라익 애노드 대신에 부분적으로 잠긴 "네트(net) 모양의 스트라익 애노드"의 이용을 제안한다. 이 네트 모양의 스트라익 애노드는 전류 램핑업 시간을 상당히 줄이고 그리고 구리 핵형성을 향상시키는 반면, 동작을 위해 제2 정류기를 필요로한다. 더욱이, 미국 특허 번호 5,833,819에 발표된 전술된 "스트라익 애노드"와 네트 모양의 스트라익 애노드는 전해액에 들어갈 시에 드럼 캐소드 표면에 보다 높은 전류 밀도를 인가하고, 양자는 스트라익 애노드와 주 애노드 사이에 소정 형태의 절연판을 필요로한다.
본 발명은 이들 및 다른 문제들을 극복하고 그리고 느린 전류 램핑업 문제를 해결하는 애노드를 제공하고, 그리고 드럼 캐소드 표면에 보다 높은 전류 밀도를 제공하기 위해 절연판이나 제2 정류기를 필요로하지 않는다.
본 발명의 양호한 실시예에 따라, 외부 피복면과 애노드 구역을 갖는 드럼 캐소드를 구비하는 금속 포일 제공용 장치가 제공된다. 드럼 캐소드는 전해액 내 설정된 레벨로 부분적으로 잠기고 그리고 전체적으로 수평축 주위로 회전한다. 애노드 구역은 전해액 내에 잠긴 주 애노드부로 구성된다. 주 애노드부는 드럼 캐소드를 마주보는 반 원통형 곡선 애노드 표면을 갖는다. 주 애노드부는 일반적으로 드럼 캐소드와의 균일한 간격을 정의하기 위해서 드럼 캐소드 피복면으로부터 일정한 간격을 유지하도록 치수가 정해진다. 애노드 확장부는 주 애노드 상측 종단에 위치된다. 애노드 확장부는 그안에 형성된 적어도 하나의 개구를 갖는 제1 구역(zone)을 갖는다. 제1 구역은 캐소드 피복면으로부터 기결정된 거리만큼 떨어져서 위치하고 그리고 전해액 속에 잠기는데, 이 제1 구역의 일부분은 전해액의 설정된 레벨 위로 돌출된다. 하나의 에너지 소스가 동일한 전위로 주 애노드부 및 애노드 확장부에 에너자이징하도록 애노드 어셈블리(assembly)에 접속된다.
본 발명의 양상에 따라, 전해액 속에 부분적으로 잠기는 회전 드럼 표면상에 금속을 전착시키기 위한 전착 셀이 제공된다. 이 셀은 주 애노드 몸체부 및 애노드 확장부로 구성된 애노드를 포함한다. 주 애노드 몸체부는 드럼 곡률 반경보다 조금 더 큰 곡률 반경을 갖는 아치형의 주 애노드 몸체 표면을 갖는다. 주 애노드 몸체부는 드럼에 인접한 전해액에 전체적으로 잠기며, 그들 사이에 전체적으로 균일한 간격이 형성된다. 애노드 확장부는 격자형 개구 구조 및 드럼을 마주하는 애노드 확장부의 표면을 갖는다. 애노드 확장부는 전해액 내에 위치하며, 일부분은 전해액이 격자형 개구 구조를 통해 흐를 수 있도록 전해액 위로 연장된다. 전원은 애노드 몸체 표면 및 애노드 확장 표면상에 같은 전위를 제공하기 위해서 주 애노드 몸체부 및 애노드 확장부에 접속되며, 상기 주 애노드 몸체부는 드럼과 주 애노드 몸체부가 인접한 구역의 드럼상에 제1 전류 밀도를 제공하고 그리고 상기 애노드 확장부는 드럼과 애노드 확장부가 인접한 구역의 드럼상에 제2 전류 밀도를 제공한다. 제2 전류 밀도는 제1 전류 밀도보다 작다.
본 발명의 목적은 캐소드 표면상에 금속을 전착시키기 위해 애노드 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 고품질의 비다공성 금속 포일을 생산하기 위해 회전 드럼 캐소드를 이용하는 애노드 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 전술된 것과 같이 드럼 캐소드 표면상에 충분한 구리 핵형성을 용이하게 하는 일부분을 갖도록 애노드 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 전술된 것과 같이 스트라익 애노드, 절연판 또는 제2 정류기를 필요로하지 않는 애노드를 제공하는 것이다.
이들 및 다른 목적들은 수반하는 도면을 참조로 하여 본 발명의 양호한 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 금속 전착(electrodeposit) 프로세스에 관한 것으로, 특히 이러한 프로세스들에 사용하기 위한 애노드에 관한 것이다. 본 발명은 고품질, 비다공성, 얇은 구리 포일을 형성하는데 특히 적합하며, 이에 특히 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 다른 금속 포일들을 전기주조하거나 또는 구리 포일들을 보다 두껍게 형성하는데 유리한 응용을 찾을 것이다.
도1은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하는 애노드 어셈블리(assembly)를 보여주는 전해조에 대한 부분단면의 단부 확대도이다.
도2는 도1의 애노드 어셈블리의 사시도이다.
도3은 도2의 애노드 어셈블리의 상부 확대 단면도이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예를 예시하는 애노드 어셈블리의 사시도이다.
도5는 도4의 애노드 어셈블리의 상부 확대 단면도이다.
도6은 본 발명의 제2 실시예를 예시하는 애노드 어셈블리의 사시도이다.
도7은 본 발명의 제3 실시예를 예시하는 애노드 어셈블리의 사시도이다.
도8은 도7의 애노드 어셈블리의 상부 확대 단면도다.
도면들을 참조하면, 도시한 도면들은 본 발명만의 양호한 실시예를 설명할 목적으로 한 것이지 이 실시예를 제한할 목적이 아니며, 도1은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하는 금속 포일을 전기주조하기 위한 전기주조 셀(10)을 도시한다. 본 발명은 특히 구리 포일을 형성하는데 적당하고, 그리고 본 발명은 다른 금속 포일들을 형성하는데 유리한 응용들을 찾는 본 발명의 발표문을 계속해서 읽음으로서 이해될 수도 있지만, 부연하여 설명될 것이다.
대체로 말하면, 전기주조 셀(10)은 일반적으로 도면에서 드럼 캐소드(12) 및 애노드 어셈블리(40)로 구성된다. 도1에 도시된 실시예에서, 애노드 어셈블리(40)는 좌 애노드 구역(42) 및 우 애노드 구역(44)으로 구성된다. 애노드 구역들(42,44)은 일반적으로 아치형 형태이고 그리고 각각은 드럼 캐소드(12)를 마주보는 애노드 표면(46)을 갖는다. 구역들(42,44)은 애노드 구역들(42,44) 및 드럼 캐소드(12)의 표면들(46) 간에 전체적으로 균일한 내부 전극 간격(20)을 정의하도록 치수가 정해진다. 드럼 캐소드(12) 및 애노드 구역들(42,44)은 내부 전극 간격(20)을 통해 흐르는 전해액을 모으기 위해 제공되는 탱크(18) 내에 배치된다.
드럼 캐소드(12)는 일반적으로 원통형 형태이고 그리고 전체적으로 수평축 주위로 회전하기 위한 통상적인 수단에 의해 장착된다. 드럼 캐소드(12)는 납, 스테인레스, 콜럼븀, 탄탈, 티타늄, 또는 이것들의 합금을 포함하는 금속 합금 또는 소정의 적당한 전도성 금속으로 형성될 것이며, 그림에서 (22)로 표시되는 광택이 있는 피복면을 갖는다. 피복면(22)은 티타늄, 콜럼븀, 탄탈, 크롬 또는 이것들의 합금으로 형성될 것이다. 본 발명에 따라, 드럼 캐소드(12)는 바람직하게는 스테인레스로 구성되며 그리고 크롬으로 형성된 피복면(22)을 갖는다. 드럼 캐소드(12)는 공지된 통상적인 기술처럼 (도시되지 않은)소정의 적당한 드라이브 모터 장치에 의해 회전될 것이다. 드럼 캐소드(12)는 바람직하게는 원주 속도로 화살표 "R"로 표시된 방향 고정된 방향으로 회전되며, 이 속도는 원하는 포일 두께를 성장시키기 위해서 피복면(22)이 충분한 시간 주기 동안 전해액(16)과 접촉하게 하는 속도다. 금속 이온들은 전착 프로세스 동안 고갈된다. 그러한 금속 이온들은 (도시되지 않은)저장고로부터 전해질에 의해 보충된다.
전해액(16)은 통상적으로 공지된 그리고 도1에 개략적으로 예시된 것처럼,도관(38)에 의해 간격(20) 내로 계속적으로 강제된다. 내부 전극 간격(20)을 통해 전해액(16)이 연속적으로 순환함으로서, 드럼 캐소드(12) 바닥으로부터 내부 전극 간격(20)을 통하여 애노드 구역들(42,44)의 상측 종단 위로 전해액(16)이 흐르게한다. 아래에서 상세히 설명되는 것처럼, 도 2-8에 도시된 간격(20) 내 전해액(16)의 레벨 "L"은 애노드 구역들(42,44)의 형태와 구성 그리고 간격(20) 내 전해액(16)의 유속에 의해 정의된다.
전술된 것과 같이 애노드 어셈블리(40)를 참조하면, 애노드 구역들(42,44)은 일반적으로 아치형 형태이고 그리고 내부 전극 간격(20)을 생성하기 위해서 드럼 캐소드(12)에 인접하여 위치한다. 본 발명은 주로 도2 및 3에 도시된 양호한 실시예의 애노드 구역(44)에 관한 것이다. 애노드 구역(44)은 기본적으로 드럼 캐소드(12)를 마주보는 아치형 애노드 표면(46)을 갖는 아치형 금속판이다. 애노드 구역(44)은 전해액에 불활성인 소정의 전도성 물질로 구성될 것이다. 특히, 애노드 구역(44)은 바람직하게는 납, 티타늄, 탄탈, 백금, 또는 앞서 말한 물질들 중 하나로 덮인 구리 코어로 구성된 복합 구조로 형성된다. 본 발명에 따라, 도2 및 3에 가장 잘 도시된 적어도 하나의 개구(48)는 애노드 구역(44)의 상측 종단에 형성된다. 도시된 실시예에서, 개구(48)는 애노드 구역(44)을 주 애노드부(44A), 애노드 확장부(44B) 및 장벽부(44C)로 분리시키는 연장 개구(slot)이며, 상기 장벽부(44C)는 주 애노드부(44A)을 애노드의 확장부(44B)에 접속시킨다. 명세서를 계속해서 읽음으로서 보다 충분히 이해할 수 있겠지만, 개구(48)의 목적은 2가지다. 제1 목적은 전해액(16)이 애노드(44)의 정상 에지을 넘어 흐르지 않고 간격(20)을 통해 애노드(44)를 통과하는 통로를 정의하는 것이다. 제2 목적은 애노드 구역(44)에서 주 애노드부(44A) 위에 일정한 거리를 두고 있는 애노드의 확장부(44B)를 정의하는 것이다.
본 발명의 한 양상에 따라, 개구(48)는 간격(20) 내에서 전해액(16)의 흐름과 관련하여 구성되고 그리고 치수가 정해진다. 특히, 개구(48)는 애노드 구역(44B)의 상측 표면 조금 위에 있는 간격(20) 내의 레벨 "L"에 도달하도록 치수가 정해진다. 여기서 이용된 "조금 위에 있는" 구문은 약 1/2인치 보다 작은 치수를 의미한다. 바람직하게는, 전해액(16)의 표면 레벨 "L"은 개구(48) 위에 있지만, 그러나 애노드 구역(44B)의 상측 에지 표면 밑에 있다. 특히, 전해액(16)의 흐름은 애노드 확장부(44B)의 아주 작은 일부분만이 도3에 도시된 유동체 레벨(L) 위로 확장하도록 제어된다.
아래에서 보다 상세히 토론되겠지만, 개구(aperture)(48)는 전해액이 애노드 구역(44)을 통하여 애노드 구역(44) 뒤에 있는 탱크 영역으로 흐르도록 내부 전극 간격(20) 내에서 상승하는 전해액(16)을 잡아둔다. 도2에 가장 잘 도시된 것처럼, 애노드(44)는 기본적으로 3개의 애노드 "구역(zone)"들을 정의한다. 애노드 확장부(44B)는 "구역(1)"로 표시된 제1 구역을 정의하며, 개구(48)는 "구역(2)"으로 표시된 제2 구역을 정의하며, 주 애노드부(44A)는 "구역(3)"으로 표시된 제3 구역을 정의한다.
애노드 구역(44)은 애노드 구역(44)을 양으로 충전하기 위해서 (70)으로 표시된 전원에 접속된다. 전원(70)은 통상적으로 정류기이며, 드럼 캐소드(12)를 음으로 충전할 수 있다.
도1에 가장 잘 도시된 셀(10)의 동작을 참조하면, 전해액(16)은 애노드 구역(44)과 그리고 드럼 캐소드(12) 바닥 근처 위치에 있는 드럼 캐소드(12) 사이의 내부 전극 간격(20) 내로 강제된다. 이것이 화살표로 나타내어진 것처럼 전해액(16)이 내부 전극 간격(20)을 통해 위쪽으로 흐르게 하여준다. 도3에 도시된 것처럼, 전해액(16)은 내부 전극 간격(20)으로부터 개구(slot)(48)를 통하여 흐를 것이다. 전해액(16)이 간격(20)을 통해 흐르는 속도 및 개구(48)의 구조와 치수에 근거하여, 전해액(16) 레벨 "L"은 애노드의 확장부(44B)의 정면과 관계하여 정하여진다. 개구(48)와 관련된 전해액(16) 레벨 "L"의 위치는 개구(48)의 상측 에지 바로 위에 있는 전해액의 면적 "A"를 제공한다. 면적 A에서, 전해액(16)의 흐름은 일반적으로 개구(48)를 통해 흐르는 흐름보다 작다. 종래 기술에서 공지된 것처럼, 전착 프로세스 동안, 구리는 구리 포일이 드럼 캐소드(12) 표면(22)상에 형성되기 때문에 전해액(16)으로 도금된다. 전해액(16)이 면적(A)로 상대적으로 느리게 흐르기 때문에, 면적(A)에서 용액으로 도금된 금속 이온들은 주 애노드부(44A)의 정면에 있는 이온들만큼 빠르게 대체되지 않는다. 면적(A)에서 전해액(16)이 상대적으로 느리게 흐르기 때문에, 이온 농도 및 전해액 표면(L) 근처의 제한 전류(iL)는 주 애노드부(44A)의 정면에서 보다 낮게될 것이다.
금속을 전착할 시, 출원인들은 우량 포일을 형성하기 위해서 구리를 피복면(22)에 3 단계로 쌓아 올리는 것이 필요하다고 생각한다. 제1 단계 동안, 구리의 핵형성 및 성장은 피복면(22)에서 시작하고 그리고 바람직하게는 짧은 시간 주기 동안 지속된다. 제2 단계 동안, 제1 단계에서 생성되어 새롭게 형성된 구리 크리스탈 상의 구리의 성장은 속도가 떨어지고 그리고 짧은 시간 주기동안 낮은 속도로 성장한다. 제3 단계 동안, 새롭게 형성된 구리층 상의 구리 증착은 최대의 레벨 전류 밀도를 인가하여 획득된다. 중요한 것은 구리 증착에 관한 소정 단계에서의 전류 밀도가 전해액의 제한 전류 밀도(iL)를 초과하는 것은 바람직하지 않다는 것이다. 특히, 면적(A)의 전류 밀도가 긴 시간 주기동안 전해액(16)의 제한 전류 밀도(iL)를 초과한다는 것은 그러한 조건하에서의 동작으로 인해 포일이 빈약한 기계적 성질들과 다공성을 갖도록 초래한다는 점에서 바람직하지 않다.
본 발명에 따라, 애노드 구역(44)은 구리 증착의 3 단계들을 수행하기 위해서 별도의 3개 구역을 제공한다. 전술된 것처럼, 애노드 구역(44)은 양으로 충전되고 그리고 드럼(12)은 전원(70)에 의해 음으로 충전된다. 동일한 전원이 주 애노드부(44A)와 애노드 확장부(44B)를 충전하기 때문에, 주 애노드부(44A) 정면을 따라 걸리는 전위는 애노드 확장부(44B)의 정면에 걸리는 전위와 동일하다. 피복면(22)을 갖는 드럼 캐소드(12)는 화살표(R)에 표시된 것처럼 시계 방향으로 회전한다. 드럼 캐소드(12)의 피복면(22)이 전해액(16)에 처음 들어가는 지점에서, 피복면(22)에서 구리 핵형성이 시작된다. 애노드의 확장부(44B) 표면에 인가된 전위는 드럼 캐소드(12) 피복면(22)에 특정한 전류 밀도를 제공한다. 애노드 확장부(44B) 정면상의 전위가 애노드부(44A)의 정면을 따라 걸리는 전위와 동일할 지라도(양자는 동일한 전원(70)에 접속된다), 애노드 확장부(44B)에 의해 드럼 캐소드(12) 피복면(22)에 생성된 "전류 밀도"는 일반적으로 개구(48) 때문에 주 애노드부(44A)에 의해 피복면(22)에 생성된 "전류 밀도" 보다 조금 작을 것이다. 면적(A)에서의 이러한 저속 흐름에도 불구하고, 드럼 캐소드(12) 피복면(22)의 애노드의 확장부(44B)에 의해 생성된 "전류 밀도"는 면적(A)에서 전해액(16)의 제한 전류 밀도(iL)를 초과하지 않고도 피복면(22) 상에 구리를 핵형성시키기에는 충분한 레벨이다. 따라서, 구리는 피복면(22)이 애노드 확장부(44B)에 의해 정의된 "구역(1)"을 가로지르고 있을 때에 피복면(22) 상에서 핵형성을 한다.
그다음, 피복면(22)은 개구(48)에 의해 정의된 "구역(2)"을 가로지른다. 개구(48)에 의해 정의된 큰 개구 면적때문에, 구역(1)에서 피복면(22) 상의 평균 전류 밀도는 구역(1)에서 보다 작게되고, 따라서 피복면(22) 상에서의 구리 성장은 중단되거나 또는 보다 낮은 속도로 진행된다. 그다음, 드럼 표면(22)은 "구역(3)"을 정의하고 있는 주 애노드부(44A)를 가로지르며, 주 애노드부(44A)가 피복면(22)과 서로 마주보고 있는 고속 전해질 흐름 영역과 높은 전류 밀도 영역으로 드럼 표면(22)이 들어갈 때에 구리 포일 성장이 시작된다. 구리 포일 성장은 드럼(12)으로부터 제거되고 그리고 테이크업(take-up) 롤러(roller)(99) 위로 수집되는 C로 표시되는 구리 포일을 보강하기 위해서, 피복면(22)이 애노드 구역(44)을 지나고 그리고 에너자이즈된 애노드 구역(42)을 지나서까지 회전하기 때문에 성장은 계속된다.
따라서, 애노드 구역(44)은 3개의 서로 다른 증착 구역들을 갖고 완전하게 형성된 애노드 구조를 제공한다. 구역(1)에서, 전류 밀도는 면적 "A"에서 전해액의 보다 낮은 제한 전류에 적당한 크기의 애노드 확장부(44B)에 의해 성취된다. 그러나, 전류 밀도 레벨은 금속을 피복면(22) 위에 핵형성시키기에 충분하다. 구역(2)에서, 전류 밀도는 구역(1)에서 성취된 증착 속도를 정지시키거나 또는 적어도 낮추기 위해서 구역(1) 보다 낮다. 구역(3)에서, 완전한 금속 보강은 주 애노드부(44A)에 의해 성취된 높은 전류 밀도 레벨로 일어난다.
따라서, 본 발명은 출원인들이 생각하기에 전착 프로세스에서 금속 전착에 대한 이상적인 에너자이제이션(energization) 윤곽을 제공한다. 당업자들은 당연히 애노드 확장부(44B)의 개구의 형태, 즉 길이와 폭이 드럼 캐소드(12) 상에 야기된 전류 밀도에 영향을 미칠 것이라고 생각할 것이다. 구역(1)에 의해 드럼 캐소드(12) 상에 야기된 전류 밀도가 주 애노드부(44A)에 의해 드럼 캐소드(12) 상에 생성된 전류 밀도에 적어도 70% 이어야 하고, 바람직하게는 주 애노드부(44A)에 의해 드럼 캐소드(12) 표면(22) 상에 생성된 전류 밀도에 약70% 내지 85% 범위가 되도록 애노드 확장부(44B)가 설계되는 것이 요구된다. 에너자이제이션의 이러한 감소된 레벨은 드럼 캐소드(12)가 전해액(16)에 처음 들어가는 면적 "A"에서 전해액(16)의 제한 전류(iL)를 초과하지 않고도 드럼 캐소드(12) 표면을 핵형성시키기에 충분하다.
도4, 5를 참조하면, 본 발명의 대체 실시예를 예시하는 애노드 구역(144)이 도시된다. 애노드(144)는 144A로 나타내어진 주 애노드부 및 144B로 나타내어진 애노드 확장부를 갖는다. 주 애노드부(144A) 및 애노드 확장부(144B)는 완전하게 형성되어, 곡선 모양의 막대기 또는 금속판 형태를 한다. 애노드 구역(144)은 애노드 표면(146)을 갖는다. 주 애노드부(144A)는 애노드(144)의 주요한 부분을 구성하고 그리고 주 애노드부(144A)의 애노드 표면이 전해액(16)에 전체적으로 잠기도록 치수가 정해진다. 애노드 확장부(144B)는 애노드 구역(144)의 상측 종단에 형성되고 그리고 애노드 구역(144)을 형성하는 금속판 또는 막대기의 상측 종단 또는 일부분을 통하여 형성된 장치(154)의 제1 세트로 구성된다. 도시된 실시예에서, 개구들(154)은 서로로부터 같은 거리만큼 떨어져 있는 동일한 크기의 원통형 구멍이다. 애노드 확장부(144B)에 있는 개구(154)들의 크기와 스페이싱(spacing)은 격자 모양의 개구 구조를 정의하고 그리고 드럼 캐소드(12)를 바라보는 기결정된 표면 면적을 정의하도록 선택된다. 양호한 실시예에서, 개구들(154)의 직경은 드럼 캐소드(12) 표면(22)과 애노드 구역(44)의 애노드 표면(46) 사이에 정의된 스페이싱보다 작으며, 그리고 개구(154) 사이의 스페이싱은 개구(154) 직경과 거의 같다. 본 명세서를 계속해서 읽음으로서 이해할 수 있겠지만, 애노드 확장부(144B)의 개구들(154)은 원통형과 다른 형태를 할 수 있을 것이다. 예를 들면, 개구 형태, 정사각형, 삼각형, 직사각형 또는 다른 기하학적인 형태들이 애노드 확장부(144B)를 통해 형성될 수 있을 것이다. 개구들(154)의 목적은 애노드 구역(144)의 상측 종단에서 개구 모양 구조를 제공하며, 드럼 캐소드(12)를 바라보는 애노드 표면(146)의 표면 면적을 줄이며 그리고 전해액(16)이 애노드 확장부(144B)를 통해 통과하게 하는 것이다. 개구들(154)을 포함하는 애노드 확장부(144B)의 영역은 드럼 캐소드(12) 피복면(22) 상에 구리를 핵형성시키기 위한"구역(1)"을 정의한다.
도시된 실시예에서, 애노드 확장부(144B)는 애노드 구역(144)을 형성하는 금속판을 통해 연장되는 다수의 제2 개구들(164)을 포함한다. 제2 개구들(164)은 제1 개구들(154) 보다 크도록 치수가 정해진다. 개구들(164)은 격자 모양의 개구 구조를 정의하고 그리고 애노드 확장부(144B)에서 "구역(2)"를 정의한다. 구역(2)의 개구들(164)에 의해 정의된 애노드 표면 면적은 구역(1)의 개구들(154)에 의해 정의된 애노드 표면면적보다 상당히 작다. 개구들(154)과 마찬가지로, 개구들(164)은 본 발명을 벗어나지 않고도 개구 형태, 정사각형, 삼각형, 직사각형 또는 소정의 다른 기하학적인 형태들 일 수 있다. 도시된 실시예에서, 개구들(164)은 원통형이고 그리고 개구들(154) 보다 상당히 크게 치수가 정해진다. 양호한 실시예에서, 개구들(164)은 개구들(154) 보다 약 1.5배 정도 크다. 개구들(154)과 마찬가지로, 개구들(164)은 전해액(16)이 내부 전극 간격(20)으로부터 애노드 구역(144) 뒤의 면적까지 통과하게 하는 격자 모양의 개구 구조를 제공한다. 구역(2)의 개구들(164)은 구역(2)의 애노드 표면 면적이 구역(1)의 애노드 표면 면적 보다 작게 정의하도록 명확하게 치수가 정해진다. 주 애노드부(144A)는 도면에 도시된 것처럼 구역(3)을 정의한다.
애노드 구역(144)은 애노드 구역(144)을 양으로 충전하도록 170으로 나타내어진 전원에 접속된다. 전원(170)은 통상적으로 정류기이며, 드럼 캐소드(12)를 음으로 충전할 수 있다. 동일한 전원이 주 애노드부(144A)와 애노드 확장부(144B)를 충전하기 때문에, 주 애노드부(144A)(즉, 구역 3)의 정면을 따라 생성된 전위는 애노드 확장부(144B)의 구역들(1,2)의 정면 상의 전위와 동일하다.
구역(1)의 표면 전위는 드럼 캐소드(12)의 피복면(22)에 특정한 전류 밀도를 제공한다. 구역(1)에서 애노드 확장부(144B)의 정면 전위가 주 애노드부(144A)를 따라 걸리는 전위와 동일할 지라도(양자는 동일한 전원(170)에 접속된다), 구역(1)에 의해 드럼 캐소드(12) 피복면(22)에 생성된 전류 밀도는 개구들(154)에 의해 생성된 구역(1)의 감소된 표면 면적 때문에 주 애노드부(144A)에 의해 피복면(22)에 생성된 전류 밀도보다 작은 것을 당업자들은 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 애노드 확장부(144B)의 구역(1)에 의해 생성된 드럼 캐소드(12) 피복면(22)의 전류 밀도는 면적 "A"에서 전해액(16)의 제한 전류(iL)를 초과하지 않고도 피복면(22) 상에 구리를 핵형성시키기에 충분한 레벨이다. 애노드 확장부(144B)의 구역(1)은 표면 레벨 "L" 근처 전해액(16)에서 저속 흐름 영역 "A" 내에 있는 크리스탈의 성장 속도를 제어한다. 크리스탈 성장은 드럼 캐소드(12)가 전해액(16)에 처음 들어갈 때에 (드럼 캐소드(12) 표면에서 측정된 것처럼)적당한 전류 밀도를 생성하여 제어된다.
구역(2)를 참조하면, 구역(2)의 고체 애노드 표면 면적에 비해 개구 면적의 비율이 보다 크기 때문에, 구역(2)의 평균 전류 밀도는 보다 낮고, 따라서 피복면(22) 위의 구리 성장은 정지되거나 또는 보다 낮은 속도로 진행된다. 주 애노드부(144A)가 피복면(22)을 마주하고 있는 고속 전해질 흐름 영역 및 높은 전류 밀도 영역에 드럼 표면(22)이 들어갈 시, 구역(3)에서만이 충분한 구리 성장이 다시 시작된다.
따라서, 애노드 구역(144)은 3개의 서로 다른 증착 구역들을 갖고 완전하게 형성된 애노드 구조를 제공한다. 구역(1)에서, 전류 밀도는 면적 "A"에 있는 전해액(16)의 보다 낮은 제한 전류 크기에 알맞은 애노드 확장부(144B)에 의해 성취되며, 이 전류 밀도 레벨은 금속을 피복면(22) 위에 핵형성시키기에 충분하다. 구역(2)에서, 전류 밀도는 구역(1)에 의해 성취된 증착 속도를 정지시키거나 또는 적어도 낮추기 위해서 구역(1)에서 보다는 낮다. 구역(3)에서 , 충분한 금속 보강은 주 애노드부(144A)에 의해 성취된 높은 전류 밀도 레벨에서 일어난다.
애노드 구역(144)은 전착 프로세스에서 금속 전착에 대한 이상적인 에너자이제이션 윤곽이라 여겨지는 본 발명의 대체 실시예를 제공한다. 당업자들에 의해 평가될 것이지만, 개구들(154,164)의 직경 및 스페이싱은 전류 밀도 레벨 및 표면(22) 상의 분포에 영향을 미칠 것이다. 본 발명에 따라, 개구들(154,164)을 소정 크기로 만들고 그리고 그들을 서로에게서 일정한 간격을 유지하게 하는 것은 바람직하며, 구역(1)에 의해 드럼 캐소드(12) 표면(22)에 야기된 전류 밀도는 주 애노드부(144A)에 의해 표면(22)에 생성된 전류 밀도에 적어도 70%이고, 바람직하게는 주 애노드부(144A)에 의해 표면(22)에 생성된 전류 밀도에 약70% 내지 85% 범위다. 구역(2)에 의해 드럼 캐소드(12) 표면(22)에 야기된 전류 밀도는 구역(1)의 전류 밀도보다 작다.
도6을 참조하면, 244로 나타내어지는 애노드 구역은 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 애노드 구역(244)은 주 애노드(244A) 및 독립된 애노드 확장부(244B)로 구성된다. 애노드 확장부(244B)는 주 애노드(244A)로부터 일정한 간격을 두도록 변경된다. 도4, 5에 도시된 실시예에서 애노드 확장부(144B)와 유사하게, 애노드 확장부(244B)는 격자 모양 구조를 정의하는 다수의 개구들(254)을 포함한다. 개구들(254)은 개구 형태, 직사각형, 삼각형, 정사각형 또는 다른 기하학적인 형태일 수 있다. 도4, 5에 도시된 실시예와는 달리, 애노드 확장부(144B)의 일부가 구역(2)을 정의하는 다수의 보다 큰 크기의 개구들(164)을 포함하며, 도6에 도시된 실시예에서, 구역(2)은 애노드 확장부(244B) 및 주 애노드부(244A) 간에 정의된 공간(246)(즉, 간격)에 의해 정의된다. 당업자들에 의해 평가될 것이지만, 애노드 확장부(244B)는, 예컨대 전술된 애노드 확장부(244B)를 공중에 떠 있게 하거나 또는 지지 금속판을 갖는 애노드 확장부(244B)를 주 애노드부(244A)에 부착시키는 것과 같은 여러가지 방법으로 전해액(16) 내에 배치될 수 있을 것이다. 본 발명에 따라, 애노드 확장부(244B) 및 주 애노드부(244A)는 애노드 확장부(244B) 및 주 애노드부(244A)의 표면에 균일한 전위를 생성시키도록 전원(270)에 접속된다.
도1-5에 발표된 이전 실시예들에서와 같이, 애노드 확장부(244B)은 도6에 도시된 것처럼 전해액(16)에 부분적으로 잠기도록 변경되며, 애노드 확장부(244B)의 작은 일부분만이 전해액(16)의 표면 레벨 "L" 위로 연장된다. 주 애노드(244A)는 통상적으로 공지된 것처럼 전해액(16) 내에 전체적으로 잠기도록 치수가 정해진다.
애노드 구역(244)은 기본적으로 애노드 구역들(44,144)에 관해 이전에 기술된 것들과 유사한 방식으로 동작한다. 이 점에 있어서, 드럼 캐소드(12)의 피복면(22)이 전해액(16)에 처음 들어갈 시에, 피복면(22)에서 구리의 핵형성이 시작된다. 이전 실시예들에서 처럼, 간격(20)의 이러한 영역 내에 있는 전해액(16)은 보다 낮은 제한 전류를 지닐 것이기 때문에, 애노드 확장부(244B)에서 형성된 개구들(254)들에 의해 생성된 보다 낮은 전류 밀도는 전해액(16)의 제한 전류를 초과하지 않는 전류를 야기하고 그리고 드럼 캐소드(12)의 피복면(22) 상에 구리를 균일하게 핵형성시킨다. 이러한 초기 핵형성은 드럼 캐소드(12)가 애노드 확장부(244B)와 주 애노드부(244A) 간에 정의된 공간(246) 옆을 지나가기 때문에 낮은 성장 주기 또는 무성장을 수반한다. 금속의 충분한 성장은 드럼 캐소드(12)의 피복면(22)이 고속 흐름 영역 및 주 애노드(244A)의 높은 전류 밀도 영역에 들어갈 때 시작된다. 도6에 발표된 실시예는 이전 실시예들과 동일한 네트 효과를 제공하지만, 그러나 현행 애노드(244A)를 구멍이 뚫린 또는 격자 모양의 애노드 확장부(244B)를 부가하여 수정하는 방법을 설명하여 준다. 전술된 것처럼, 애노드 확장부(244B)는 주 애노드(244A)와 동일한 전류 레벨에서 전류가 통하게 되고, 그리고 바람직하게는 애노드 확장부(244B)의 표면을 따라 걸리는 전위는 주 애노드부(244A)의 표면을 따라 걸리는 전위와 동일하도록 동일한 전원(270)에 의해 에너자이즈된다. 애노드 확장부(244B)의 감소된 표면 면적은 구역(1)의 전류 밀도를 감소시키지만, 그러나 피복면(22)이 전해액(16)에 들어가기 때문에 드럼 캐소드(12)의 피복면(22)을 핵형성시키기에는 충분한 면적이다.
도7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예가 도시된다. 도7은 주 애노드(344A) 및 애노드 확장부(344B)로 구성되며 344로 나타내어지는 애노드 구역을 도시한다. 애노드 확장부(344B)는 바람직하게는 엮인(woven) 개구형 금속 또는 전개된 금속 그물 시트(sheet)(346)로 형성된다. 시트(346)는 주 애노드 구역(344A)으로 지탱되는 프레임(348)에 의해 고정된다. 엮인 철조망 또는 전개된 금속 시트(346)는 개구들(354)을 갖고 그리고 앞선 실시예들에서와 같이 격자 모양의 개구형 구조를 갖는다. 애노드 확장부(344B)는 바람직하게는 용접과 같은 방법으로 주 애노드 구역(344A)의 상측 종단에 의해 지탱되고, 양호한 도전 경로가 주 애노드부(344A) 및 애노드 확장부(344B) 간에 형성된다. 이 점에서, 프레임(348)은 바람직하게는 주 애노드부(344A)와 같은 또는 양립할 수 있는 물질로 형성된다. 애노드 확장부(344B)는 주 애노드부(344A)가 전해액(16) 내에 잠길 시, 애노드 확장부(344B)가 전해액(16) 표면 레벨 "L" 위로 확장되도록 치수가 정해진다. 전술된 실시예들과 같이, 주 애노드부(344A)는 전원(370)에 접속된다. 금속 시트(346)가 애노드 확장부(344B)를 형성하고 그리고 주 애노드부(344A)에 부착되기 때문에, 금속 시트(346)를 따라 걸리는 전위는 주 애노드부(344A)의 표면을 따라 걸리는 전위와 동일할 것이다. 특정한 전류 밀도는 시트(346)의 형태와 구조에 의존하기 때문에 드럼 캐소드(12)의 표면(22) 상에서 생성될 것이다. 표면(22) 전류 밀도는 드럼 캐소드(12)가 전술된 방법으로 전해액(16)에 들어가기 때문에 드럼 캐소드(12)의 피복면(22) 상에 금속의 핵형성을 제공한다. 핵형성 및 금속 보강은 그물 시트(346)에 의해 정의된 전체 영역에 걸쳐서 발생할 것이고, 그리고 충분한 성장은 피복면(22)이 주 애노드부(344A)에 도달할 시 시작될 것이다. 이 실시예가 감소된 성장의 "구역" 또는 "영역"을 포함하지 않을 지라도, 그럼에도 불구하고 전개된 금속 시트(346)가 주 애노드부(344A)와 동일한 전위를 갖도록 에너자이즈되는 한, 도시된 것처럼 이 구조의 전개된 금속 또는 개구형 금속 시트(346)를 이용하여 만족스런 결과들이 획득될 것이라 여겨진다. 엮인 철망(그물) 또는 전개된 금속 시트(346)는 앞선 실시예와 비교할 시에 표면(22)에 생성된 전류 밀도에 영향을 미칠 것이다. 전술된 것처럼, 바람직하게는 애노드 확장부는 적어도 70%를 제공하고, 특히 주 애노드부(344A)에 의해 생성된 전류 밀도의 약 70% 내지 85%를 제공한다. 실시예에서 구역(2)은 보다 낮은 전류 밀도를 전혀 갖지않기 때문에, 애노드 확장부(344B)에 의해 드럼 표면(22)상에 생성된 전류 밀도를 주 애노드부(344A)의 70% 이하로 줄이는 것은 바람직할 것이다. 이 때문에, 피복면(22)과 관련있는 시트(346) 위치는 도8에 가상으로 예시된 것처럼 조정될 것이다.
본 발명은 애노드 어셈블리를 제공하는데, 여기서 애노드 확장부 또는 개별적인 애노드 구역은 드럼 캐소드(12)가 전해액(16)에 들어갈 시에 드럼 캐소드(12) 피복면(22)을 핵형성하도록 구성될 것이다. 각 실시예들에서 중요한 것은, 애노드 구조가 주 애노드부와 동일한 전위를 갖는다는 것이다. 따라서, 개별적인 정류기들 또는 에너지원들은 개별적인 애노드 구역들 각각에 대해 요구되지 않는다. 더욱이, 애노드 확장부의 전류 밀도는 드럼 캐소드(12)가 전해액(16)에 들어가는 근처에있는 애노드 구조의 개구(들)때문에 주 애노드 부분의 전류밀도 아래에 있으리라 여겨진다.
전술된 설명은 본 발명의 특정한 실시예들이다. 이 실시예는 단지 예시 목적을 위해 기술된 것이고, 많은 변형과 수정들이 본 발명의 정신과 범위로부터 벗어나지 않고도 당업자들에 의해 이루어질 수 있다. 모든 그러한 수정들과 변형들은 그들이 청구된 본 발명 또는 그것의 등가물들의 범위내에 있는한 포함된다.
본 발명은 느런 전류 랭핑업 문제를 해결하는 애노드를 제공하고, 그리고 이 애노드를 이용하여 절연판이나 또는 제2 정류기를 사용하지 않고도 드럼 캐소드 표면에 보다 높은 전류 밀도를 제공한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 애노드를 이용하여 금속 전착 프로세스에서 고품질, 비다공성의 얇은 구리 포일을 제조할 수 있으며, 그리고 다른 금속 포일을 전기 주조하거나 또는 구리 포일들을 보다 두껍게 형성하는데도 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 외부 피복면을 갖고, 전해액의 설정된 레벨에 부분적으로 잠기며, 전체적으로 수평축 주위로 회전가능한 드럼 캐소드와; 그리고
    애노드 어셈블리를 구비하며; 상기 애노드 어셈블리는,
    상기 전해액 내에 잠기며, 상기 드럼 캐소드와 마주하는 반원통형 곡선 애노드 표면을 갖고, 상기 드럼 캐소드와 전체적으로 균일한 간격을 정의하기 위하여 상기 드럼 캐소드의 상기 피복면으로부터 일정한 거리를 유지하도록 치수가 정해지는 주 애노드부와;
    상기 주 애노드의 상측 단부에 배치되며, 상기 캐소드의 상기 피복면으로부터 기결정된 거리만큼 떨어져 있고 그 내에 적어도 하나의 개구가 형성되는 제1 구역을 갖는 애노드 확장부와, 여기서 상기 애노드 확장부의 적어도 일부분이 상기 전해액 내에 잠기며; 그리고
    상기 주 애노드부 및 상기 애노드 확장부를 동일한 전위로 에너자이징시키기 위하여 상기 애노드 어셈블리에 접속된 하나의 에너지원을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 주 애노드부의 필수구성 요소임을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지원은 상기 주 애노드부에 부착되는 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 구역은 상기 애노드 확장부를 통해 형성되는 다수의 개구들을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 애노드 어셈블리는 상기 제1 구역과 상기 주 애노드부 사이에 배치된 제2 구역을 포함하고, 상기 애노드 어셈블리의 상기 제2 구역은 드럼 캐소드의 피복면 상에 상기 제1 구역의 전류밀도보다 작은 전류밀도를 제공하는 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 주 애노드부로부터 분리되어 있고 그리고 상기 애노드 어셈블리의 상기 제2 구역은 상기 주 애노드부와 상기 애노드 확장부 사이에 배열된 빈틈에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 주 애노드부의 필수 확장부이며, 상기 애노드 어셈블리의 상기 제2 구역은 상기 애노드 확장부에 형성된 다수의 제2 개구들에 의해 정의되고, 상기 제2 구역내의 상기 개구들은 상기 제1 구역내의 개구들보다 큰 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 구역들내의 상기 개구들은 원통형 구멍들인 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 구역(1)의 개구들 사이의 간격은 대략 개구들의 직경과 같으며, 상기 개구들의 직경은 상기 드럼 캐소드와 상기 주 애노드부 사이에 정의된 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 금속 포일 제조용 장치.
  10. 전해액에 부분적으로 잠기는 회전 드럼 표면상에 금속을 전착시키기 위한 전착 셀에 있어서, 애노드는,
    상기 드럼의 곡률 반경보다 조금 더 큰 곡률 반경을 갖는 아치형 주 애노드 몸체 표면을 가지고, 상기 드럼과 주 애노드 몸체부 사이에 전체적으로 균일한 간격이 형성되는 상기 드럼에 인접한 상기 전해액에 전체적으로 잠기는 상기 주 애노드 몸체와;
    격자 모양의 개구형 구조를 가지며 상기 드럼과 마주하는 애노드 확장부 표면을 가지고, 상기 전해액내에 배치되어 상기 전해액이 상기 격자 모양의 개구형 구조를 통해 흐를 수 있게 하는 애노드 확장부와; 그리고
    상기 애노드 몸체 표면 및 상기 애노드 확장 표면에 같은 전위를 제공하기 위해서 상기 주 애노드 몸체부 및 상기 애노드 확장부에 접속된 전원을 구비하고, 상기 주 애노드 몸체부는 상기 드럼 및 상기 주 애노드 몸체부가 인접하는 구역내의 상기 드럼상에 제1 전류 밀도를 제공하고, 상기 애노드 확장부는 상기 드럼 및 상기 애노드 확장부가 인접하는 구역내의 상기 드럼상에 제2 전류 밀도를 제공하며, 상기 제2 전류 밀도는 상기 제1 전류 밀도보다 작은 것을 특징으로 하는 애노드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 펼쳐진 금속 시트로 구성되는 것을 특징으로 하는 애노드.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 주 애노드 몸체부의 필수 확장부이고, 그리고 상기 개구형 격자 구조는 상기 애노드 확장부를 통해 형성된 공간적으로 떨어져 있는 제1 개구들의 제1 군에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 애노드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 개구들은 상기 애노드 확장부를 통해 연장된 원통형 구멍들인 것을 특징으로 하는 애노드.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 제1 개구 군과 상기 주 애노드 몸체부 사이에 배치된 제2 개구들의 제2 군을 포함하며, 상기 개구들은 상기 제1 개구들 보다 크고, 상기 제2 군은 상기 드럼 상에 상기 제2 전류 밀도보다 작은 제3 전류 밀도를 제공하는 것을 특징으로 하는 애노드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 개구들은 상기 애노드 확장부를 통해 연장되는 원통형 구멍들인 것을 특징으로 하는 애노드.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 주 애노드부로부터 일정한 거리가 떨어져 있는 별개의 구성요소인 것을 특징으로 하는 애노드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 애노드 확장부를 통해 형성된 다수의 개구들을 갖는 블록으로 구성되는 것을 특징으로 하는 애노드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개구들은 원통형 구멍들인 것을 특징으로 하는 애노드.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부에 의해 생성된 전류 밀도는 상기 주 애노드 몸체부 전류 밀도의 적어도 70%인 것을 특징으로 하는 애노드.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드 확장부는 상기 전해액 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 애노드.
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