MXPA04000859A

MXPA04000859A - Un dispositivo para la electrodeposicion de aluminio o aleaciones de aluminio a partir de electrolitos organometalicos que contienen alquilaluminio.

Info

Publication number: MXPA04000859A
Application number: MXPA04000859A
Authority: MX
Inventors: Rg Heller J
Original assignee: Aluminal Oberflaechentechnik
Priority date: 2001-07-28
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2005-06-20
Also published as: NO20040373L; KR20040035696A; RU2004105960A; DE50202333D1; EP1412562B1; RU2287619C2; JP2004537650A; CZ2004141A3; BR0211467A; CZ297865B6; WO2003012176A1; US20040256219A1; ATE289635T1; EP1412562A1; CN1283850C; KR100867354B1; CN1533451A; JP4149919B2; EP1279751A1; CA2454075A1

Abstract

La invencion se relaciona con un dispositivo para la electrodeposicion de aluminio y/o aleaciones de aluminio a partir de electrolitos organometalicos que contienen un complejo de alquilaluminio, sobre materiales a ser recubiertos. El dispositivo comprende una estructura de soporte con un bastidor y huecos de transporte, por lo menos un tambor de electroplastia, por lo menos una unidad de impulsion para el tambor de electroplastia y uno o mas brazos de soporte para el tambor. El dispositivo esta caracterizado en que la unidad de impulsion 13) esta localizada en alojamiento hermetico al gas encapsulado, el tambor de electroplastia (13) tiene un tubo interno perforado (15), que esta arreglado a lo largo del eje longitudinal del tambor y esta abierto en el lado, mediante lo cual las aberturas laterales estan localizadas directamente opuestas al suministro de electrolito en el contenedor de electrolito y que el tambor de electroplastia (13) consiste de un material, que es estable tanto en electrolitos acuosos como en electrolitos organometalicos a temperaturas de hasta 110¦C.

Description

UN DISPOSITIVO PARA LA ELECTRODEPOSICION DE ALUMINIO O ALEACIONES DE ALUMINIO A PARTIR DE ELECTROLITOS ORGANOMETALICOS QUE CONTIENEN ALQUILALUMINIO la invención se relaciona con un dispositivo para la electrodeposición de aluminio o aleaciones de aluminio a partir de electrolitos organometálicos que contienen alquilaluminio, el dispositivo que consiste de una estructura de soporte con un pedestal y cojinetes de transporte, por lo menos un tambor de galvanoplastia, por lo menos una unidad de impulsión para el tambor de galvanoplastia y uno o más brazos de contención para el tambor de galvanoplastia. La electroplastia de partes pequeñas y material a granel en solución acuosa, tal como la galvanoplastia de níquel o la galvanoplastia de zinc, usualmente es efectuada en tambores perforados, rotatorios, elaborados de polietileno o polipropileno. Estos tambores son impulsados por motores eléctricos arreglados en un alojamiento de plástico en el bastidor de soporte. La transferencia de corriente a los productos principalmente es efectuada por medio conductores de cobre flexibles arreglados lateralmente sobre los tambores y envueltos con un tubo de FVC plastificado para prevenir la formación epitaxial indeseable del metal. La electrodeposición de aluminio o aleaciones de aluminio a partir de soluciones acuosas no es posible debido a la muy baja posición del potencial de aluminio.

Consecuentemente, la electrodeposición debe ser efectuada desde sistemas orgánicos no acuosos. En particular, electrolitos que contienen alquilaluminio son utilizados para este fin, con solventes orgánicos que normalmente son empleados. Por lo tanto, la deposición de aluminio finamente cristalino y capas de aleaciones de aluminio se obtiene de una manera excelente a partir de sistemas de electrolito de alquilorganoaluminio anhidro, los complejos de alquilaluminio que " son disueltos en hidrocarburos aromáticos tal como tolueno. Sin embargo, los tambores de galvanoplasti empleados en la electroplastia acuosa no pueden ser utilizados en sistemas de electrolito orgánico. Esto está relacionado con los solventes orgánicos que son utilizados y con las temperaturas de operación de 90 a 100°e donde tal electroplastia es llevada a cabo. A tales temperaturas y en los solventes orgánicos correspondientes, los tambores convencionales para sistemas acuosos no son estables, sometiéndose a la descomposición o disolución, y de esta maner ' pueden contaminar el electrolito. Además, > hay un riesgo - de distorsión de los tambores a un grado tal que la estabilidad mecánica no es por mucho tiempo garantizada. También, los sistemas de electroplastia para material a granel que son utilizados en medios orgánicos, particularmente para la deposición de aluminio, son conocidos de la técnica previa. Sin embargo, estos sistemas no lograron ganar aceptación general en la práctica. Esto también incluye el estado de la técnica descrito en EP 0 042 503 Al. En la misma, se ha descrito un dispositivo para la electrodeposicion de aluminio a partir de electrolitos orgánicos. El objetivo de la invención anterior es crear un dispositivo donde el tambor de galvanoplastia no se requiere que sea retirado del conducto de galvanoplastia para la carga y descarga. El estado anterior de la técnica describe el uso de un medio transportador para las partes a ser recubiertas, que es utilizado, para .llenar el tambor de galvanoplastia y se extiende por medio de una compuerta al interior del conducto de galvanoplastia, terminando arriba de una abertura cerrable del tambor de galvanoplastia. El tambor puede ser abierto y cerrado desde afuera y, a fin de vaciar el tambor, se proporciona un contenedor de descarga que se puede exponer al" gas inerte y al fluido inerte, que está arreglado debajo del conducto de galvanoplastia y está conectado con el. mismo por medio de un elemento conector en formar de,;tubo- que- uede ser desconectado. - El · estado anterior de la técnica representa una construcción . altamente compleja de un tambor de galvanoplastia que no logró ganar aceptación general en la práctica hasta ahora. La invención está basada en el objeto de proporcionar un dispositivo para la electrodeposición de aluminio a partir de sistemas de electrolito orgánico, dispositivo en el cual el tambor de galvanoplastia está modificado de una manera tal que el tambor de galvanoplastia es estable en el medio empleado y a las temperaturas aplicadas, tiene una impulsión segura en el medio flamable, y no obstante permite el recubrimiento de alta calidad con aluminio o aleaciones del mismo . El objeto es realizado por medio de un dispositivo en donde la unidad de impulsión 3 está arreglada en un alojamiento hermético al gas encapsulado, el tambor de galvanoplastia ¦ 13 tiene un tubo interno perforado 15 arreglado a lo largo del eje longitudinal del mismo y abierto en su lado, las aberturas laterales que están arregladas directamente opuestas a la alimentación de electrolito en el contenedor de electrolito, y el tambor de galvanoplastia 13 que consiste de un material que es estable tanto en electrolitos acuosos como en electrolitos organometálicos a temperaturas de hasta 110'c. Al encapsular la unidad de impulsión en un alojamiento hermético al gas, la impulsión del tambor en líquidos flamables se hace mucho más segura. La caja de preferencia consiste de acero inoxidable, y el eje de impulsión para el tambor es conducido a través de la pared del alojamiento por medio de una guia de eje hermética al gas con - un- sellado, de preferencia uno hecho de politetrafluoroetileno. Para proteger el motor de impulsión, y como una protección -adicional contra la penetración de los solventes orgánicos flamables, la caja del alojamiento es inundada con un gas inerte tal como nitrógeno o argón y proporcionada con una sobrepresión de preferencia de 0.1 a 0.3 bars. El alojamiento también está equipado con una válvula de alimentación y una válvula de escape de sobrepresión con una aleta sin retorno. En cada procedimiento de carga/descarga, el gas inerte a una presión de aproximadamente 0.1 a 0.2 bars arriba del valor de ajuste de la válvula de escape, es automáticamente alimentado por medio de la válvula de alimentación al alojamiento de la unidad de impulsión sobre la estación. Después de cada proceso de recubrimiento, la atmósfera de gas inerte en el alojamiento de la unidad de impulsión es purgada, y la sobrepresión en el alojamiento es reajustada después de cada ciclo. El tiempo de purga o la cantidad de gas de purga inerte es ajustado por medio de los controles de la planta. Otro problema de- los tambores.. de- galvanoplastia conocidos de la técnica previa es la estabilidad- el material del tambor. En la corrida prolongada, los materiales de tambores convencionales tales como polietileno y polipropileno no son estables en los solventes orgánicos utilizados en el recubrimiento de aluirtinio. Este problema es resuelto al utilizar plásticos adecuados insolubles en solventes orgánicos y reforzados con fibra de vidrio. En un aspecto preferido, los tambores de galvanoplastia son producidos de por lo menos sulfuro de polifenileno reforzado con fibra de vidrio que incluye una proporción de fibra de vidrio de por lo menos 40%. Esto asegura la estabilidad química de los tambores de galvanoplastia a las temperaturas de operación en electrolito de hasta 110°C, si como la resistencia a la abrasión. En una modalidad preferida, las ruedas de engranaje de impulsión se elaboran del mismo material. Otra ventaja es que este material también es estable en ácidos y bases diluidas, de modo que el pretratamiento y el tratamiento secundario de las partes a ser electroplastiadas puede ser efectuado en sistemas acuosos tales como ácidos y/o bases en el mismo tambor sin transferencia. _ La provisión del tambor de galvanoplastia con un tubo interno perforado da por resultado una mejora de la circulación- del- electrolito. En la electrodeposición de metales ta partir de electrolitos orgánicos, la circulación del electrolito desempeña una función esencialmente importante debido, a que, como un resultado de la solubilidad limitada* de los complejos organometálicos, el agotamiento de los iones metálicos en la capa de limite del liquido cerca del producto puede ocurrir rápidamente - en caso de insuficiente circulación de electrolito. Esto da por resultado pérdidas de calidad en el recubrimiento de los materiales, especialmente en el quemado de los materiales a ser recubiertos, en capas rugosas y no uniformes, y posiblemente aún en_ . la descomposición^ del electrolito. En particular, este problema se presenta en la deposición de aleación de. aluminio, pero también se observa en la deposición de aluminio puro. Para evitar este problema, el dispositivo inventivo en el tambor está equipado con un tubo "interno perforado que está arreglado a lo largo del eje longitudinal del tambor de galvanoplastia y tiene aberturas laterales enfrentadas a la pared del contenedor de electrolito. Cuando se coloca el dispositivo de la invención,. en el baño electrolítico, las aberturas laterales del tubo interno son situadas, directamente opuestas a las lineas de alimentación de electrolito en la pared del contenedor. De esta manera^ eX--- ombeo de electrolito fresco a alta velocidad a -través del tubo interno directamente al sustrato es realizado durante el recubrimiento, de modo que buen intercambio es asegurado y las desventajas descritas anteriormente se impiden que ocurran. En una . modalidad preferida, - también es posible arreglar un ánodo auxiliar adicional en el tubo interno, para aumentar de esta manera adicionalmente la concentración local de iones metálicos e incrementar la proporción de recubrimiento. De acuerdo con la técnica previa, los brazos de contención de los tambores convencionales son principalmente recubiertos de caucho y asi inestables en los baños electrolíticos orgánicos. Esto también aplica a las chaquetas de PVC convencionales de los carriles conductores eléctricos para la corriente de electrolito. Cuando se utiliza un arreglo de tal clase, la formación epitaxial de metal sobre las barras de suministro de energía por lo tanto es esperada. _ De acuerdo con la invención, este problema es .resuelto en que el brazo de contención en la forma de un cuerpo hueco consiste de acero y tiene un núcleo de sulfuro de polifenileno . Arreglado en este núcleo de material aislante está la barra de suministro de energía para el suministro de energía de electrólisis. Es solamente dentro del tambor donde la conexión entre la barra de suministro de energía y el bulbo de contacto en el producto se hace en el cojinete del brazo de contención. Debido a este tipo de construcción, la protección adicional de la barra de suministro de energía contra la formación epitaxial indeseable de metal es por más tiempo necesaria. El brazo de contención mismo _ no tiene aplicado potencial eléctrico al mismo y es adicionalmente protegido en el exterior por una capa de plástico recubierta sobre el mismo, de preferencia una hecha de PVDF (fluoruro de polivinilideno) o de fluorocarbonos termoplásticos basados en etileno y clorotrifluoroetileno. La invención será ilustrada en más detalle con referencia a la Figura 1 expuesta más adelante. El número 1 designa la estructura de soporte con el pedestal, que incluye los elementos individuales del dispositivo, el tambor de galvanoplastia, la unidad de impulsión y los brazos de contención. La estructura de soporte tiene cojinetes de transporte 4 arreglados sobre la misma que son utilizados para bajar o elevar el dispositivo dentro o fuera de los baños de electrolito o enjuague respectivos - La estructura de soporte tiene el motor de impulsión 3 encapsulado en la misma, que es suspendido para ser eléctricamente aislado y tiene una guia de eje hermética al gas 5. Una rueda de engranaje de impulsión 6 de preferencia elaborada de sulfuro de . polifenileno está arreglada en el extremo del eje. Las ruedas de engranaje de impulsión impulsan el tambor de galvanoplastia 13 que de preferencia consiste de sulfuro de polifenileno reforzado con fibra de vidrio. El tambor de galvanoplastia 13 está conectado con la estructura de soporte 1 por medio de los brazos de contención 11. Los brazos de contención 11 de preferencia están elaborados de acero inoxidable, ellos son huecos y .recubiertos con fluoropolimeros en el exterior de los mismos . El espacio hueco de los brazos de contención 11 incluye material aislante en donde están arregladas las barras de suministro de energía 9, 10 para el suministro de energía de electrólisis. El número 12 designa el bloque de cojinete para el tambor de galvanoplastia. El tambor de galvanoplastia tiene paredes laterales perforadas 14 y un tubo interno perforado 15 que está abierto en su lado. Un ánodo auxiliar interior 17 puede ser introducido en el tambor a través de este tubo para alcanzar concentraciones de electrolito más altas cerca del material a ser recubierto. El número 18 designa los contactos captadores arreglados en el tambor, que de preferencia consisten de cobre. Además, los contactos de transferencia de corriente flexibles 16 están situados dentro el tambor de galvanoplastia. El número 9 designa la línea de suministro de energía, para el material a ser recubierto, esta línea que está aislada-dentro de los contenedores del tambor. El número 7 designa la ventilación de gas inerte del alojamiento de la unidad„de :impulsión, incluyéndose una aleta sin retorno . - \ - . Utilizando el dispositivo de acuerdo con la invención, es posible producir recubrimientos de aluminio o aleaciones de aluminio de alta calidad. También son posibles recubrimientos de magnesio y aleaciones de magnesio, caso en el cual son empleados electrolitos que ¦ contienen alquilmagnesio correspondientes. El dispositivo de la invención es de uso rudo y también puede ser utilizado en sistemas acuosos, por ejemplo, en procedimiento de enjuague. Lista de Referencia I Pedestal 2 Barra de suministro de energía 3 Motor de impulsión encapsulado con suspensión eléctricamente aislada 4 Cojinetes de transporte 5 Guia del eje hermético al gas 6 Ruedas de engranaje de impulsión 7 Ventilación de. gas inerte del alojamiento del motor, con- aleta si retorno 8 Válvula de purga de gas inerte 9 Linea de suministro de energía para el material a ser recubierto, aislada dentro del contenedor del tambor 10 Material aislante dentro del contenedor II Contenedor del tambor hecho de acero inoxidable, recubierto con PVDF/Halar en su exterior 12 Bloque de cojinete para el tambor 13 Tambor elaborado de PPS reforzado con fibra de vidrio 14 Paredes laterales perforadas 15 Tubo interno perforado 16 Contactos de transferencia de corriente flexibles 17 Anodo auxiliar interno 18 Contactos captadores

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo para la electrodeposición de aluminio y/o aleaciones de aluminio a partir de electrolitos organometálicos que contienen complejos de alquilaluminio sobre materiales a ser recubiertos, el dispositivo que consiste de una estructura de soporte con un pedestal y cojinetes de transporte, por lo menos un tambor de galvanoplastia, por lo menos una unidad de impulsión para el tambor de galvanoplastia, y uno o más brazos de contención para el tambor de galvanoplastia, caracterizado en que la unidad de impulsión está arreglada en ¦ un · ' alojamiento hermético al gas encapsuiado, el tambor de galvanoplastia tiene un tubo interno perforado, arreglado a lo largo del eje longitudinal del mismo y abierto en su lado, de modo que, cuando se coloca el dispositivo en un contenedor de electrolito, las aberturas laterales están arregladas directamente opuestas a la alimentación de electrolito en el contenedor de electrolito, el tambor de galvanoplastia consiste de un material que es estable tanto en electrolitos acuosos como en electrolitos organometálicos a temperaturas de hasta 110°C.
2 . El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el tambor de galvanoplastia consiste de sulfuro de polifenileno reforzado con por lo menos 40% en peso de fibra de vidrio.
3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que la unidad de impulsión está proporcionada co un dispositivo de purga y presurización automático para el gas inerte.
4. El dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que un ánodo auxiliar está arreglado en el tubo interno para incrementar la concentración de iones metálicos.
5. El dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que la unidad de impulsión tiene un eje de impulsión que es conducido a través de la pared del alojamiento de la unidad de impulsión por medio de una guia de eje hermética al gas hecha de politetrafluoroetileno.
6. El dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que los brazos de contención son cuerpos huecos hechos de acero, que son proporcionados con un núcleo de sulfuro de polifenileno.
7. El dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado en que los brazos de contención en el exterior del mismo están recubiertos con una capa de plástico de fluoruro de polivinilideno o fluorocarbono termoplástico basado en etileno y clorofluoroetileno.
8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado en que las barras de suministro de energia para el suministro de energía de electrólisis están arregladas en el núcleo de sulfuro de polifenileno.